互联网以几十年前无法想象的方式彻底改变了世界。它使我们能够跨越遥远的距离和边界进行交流、分享、学习和创造，并为科学、商业、教育和娱乐开辟了新的可能性。但我们今天所知道的互联网并不是人类创新的最终前沿。一项即将出现的新技术有望改变信息和现实的本质：量子互联网。
量子互联网是一个理论化且备受追捧的互连量子计算机网络，它有朝一日将彻底改变人们发送、计算和接收信息的方式。与以 0 或 1 的二进制数字（位）存储和处理信息的经典计算机不同，量子计算机使用可以同时存在于 0 和 1 的叠加态中的量子比特(量子位)。这使量子计算机在速度和功率方面具有巨大优势，因为它们可以同时执行多项计算并解决经典计算机难以解决的问题。
“量子互联网不仅仅是做同样事情的新方法，它是一种从根本上思考信息和通信的不同方式。” — Andrew Childs，马里兰大学计算机科学教授
但量子计算机不仅仅是更快、更强大的经典计算机版本。它们在处理信息的方式上也有根本的不同。量子信息以量子态编码，例如光子的极化或电子的自旋，可以通过量子操作来操纵。量子信息也受到量子现象的影响，例如纠缠和隐形传态，这些现象违反了经典物理和逻辑定律。量子纠缠是一种现象，其中两个或多个粒子以这样一种方式相互关联，以至于一个粒子的状态无法独立于其他粒子的状态来描述。纠缠是一种现象，其中两个或多个量子粒子（例如光子或电子）相互连接，因此即使相距很远，它们的量子态也相关联。测量一个粒子的状态可以立即揭示另一个粒子的状态，无需任何物理交互或信号。这就是爱因斯坦著名的“幽灵般的远距离作用”，它是量子密码学的基础，它允许任何第三方无法拦截或窃听的安全通信。隐形传态是一种现象，其中量子信息可以从一个位置传输到另一个位置，而无需实际移动持有它的物理物质。这是使用一对纠缠粒子实现的，一个在发送者的位置，一个在接收者的位置，以及经典的通信渠道，例如光纤互联网连接。发送者对他们的粒子和他们要发送的信息进行量子运算，然后通过光纤连接将测量结果传输给接收者。然后，接收方使用来自发送方的信息对其粒子执行另一个量子操作，并在其位置重新创建原始量子信息。这个过程称为量子隐形传态，它是量子通信的基础，量子互联网不会取代现代或“经典”互联网；相反，它将提供新的功能来补充和增强现有功能。例如，量子互联网使量子密码学成为可能，为在线交易和通信提供前所未有的安全和隐私。量子云让用户可以远程访问和使用量子计算机，而无需拥有或操作它们。此外，量子互联网将使量子分布式计算成为可能，允许多台量子计算机协同工作并共享资源，从而创建一个大于其各部分之和的网络。这将对科学和社会产生深远影响，为研究、发现和创新开辟新途径。例如，量子互联网将使量子计量学成为可能，即使用量子传感器和时钟精确测量时间、频率和重力等物理量。量子模拟将对复杂系统进行建模和测试，例如分子、材料和量子场。此外，量子算法和机器学习的开发和应用可以超越经典人工智能的能力。“量子互联网不仅仅是一个理论概念——它是一项真正的技术，目前正在世界各地的实验室中开发。” — Artur Ekert，牛津大学量子物理学教授量子互联网不是遥不可及的梦想，也不是科幻小说中的幻想。这是世界各地的研究人员和工程师已经在追求的现实且可实现的目标。事实上，量子互联网的第一步已经迈出，因为一些实验已经证明了量子通信和隐形传态在各种距离和平台上的可行性，例如光纤、电缆、卫星、无人机和量子存储器。中国、欧洲和美国等一些国家和地区也推出了雄心勃勃的项目和倡议来开发和部署量子互联网，如量子互联网联盟、量子互联网工作组和量子互联网研究联盟。这些努力旨在创建基础设施、标准和协议，使量子互联网能够与经典互联网进行操作和互操作，并促进推动量子互联网向前发展所需的创新和协作。
量子计算机仍处于实验阶段，但正如我们所知，它们有望彻底改变计算。然而，量子互联网并非没有挑战和局限性。主要挑战之一是克服量子信息的脆弱性和退相干性，这些信息很容易受到来自环境的噪声和干扰的干扰和破坏。这需要开发量子纠错和容错技术，以在不违反量子不可克隆定理的情况下保护和恢复量子信息，该定理指出量子信息不能被复制或克隆。另一个挑战是扩大量子互联网以连接更多的量子设备和用户，并延长量子通信和隐形传态的距离和持续时间。这需要开发量子中继器和量子存储器，它们可以存储和中继量子信息而不会丢失或改变它。第三个挑战是确保量子互联网的安全和隐私，这可能会受到量子攻击和窃听的威胁。这需要发展量子密码学和量子认证技术，以防止和检测任何未经授权的量子信息访问或操纵。“量子互联网是技术领域的下一件大事，那些走在前沿的人将获得最大的利益。” ——谷歌量子物理学家 John Martinis。量子互联网不是会不会出现的问题，而是何时出现的问题。这关系到我们能多快克服阻碍其实现的技术和实践障碍，以及我们能多好地利用它的潜力和力量造福人类。量子互联网不仅仅是对经典互联网的扩展或改进。它是一种范式转变和游戏规则改变者，将重新定义信息和现实的概念。人类创新的下一个前沿比你想象的更近。
