量子互联网很可能是第一个成为现实的量子信息技术。位于荷兰代尔夫特的QuTech的研究人员今天发表了一份关于科学这一目标的综合指南。它描述了六个阶段，从可以实现安全量子通信的简单的量子比特网络开始 - 这个阶段在不久的将来可能成为现实。开发以完全量子连接的量子计算机网络结束。在每个阶段，都可以使用新的应用程序，例如极其精确的时钟同步或在一个虚拟“超级望远镜”中将不同的望远镜集成到地球上。这项工作创造了一种共同语言，将量子网络的高度跨学科领域结合起来，实现了全球量子互联网的梦想。
量子互联网将通过利用量子物理现象(如纠缠)来彻底改变通信技术。研究人员正在研究能够在地球上任意两点之间传输量子比特的技术。这样的量子比特可以同时为“0”和“1”，并且可以“纠缠”：它们的命运以这样的方式合并，即其中一个量子位上的操作立即影响另一个的状态。
这带来了我们今天所知的互联网无法实现的两个功能。首先，纠缠可以改善远程站点之间的协调。这使得它非常适合于诸如时钟同步或远程望远镜的链接之类的任务，以获得更好的图像。第二，纠缠本质上是安全的。如果两个量子比特最大程度地纠缠在一起，那么宇宙中的任何其他东西都不会在该纠缠中占有任何份额。此功能使纠缠特别适用于需要安全性和隐私的应用程序。
量子互联网的许多其他应用程序已为人所知，并且随着第一批网络上线，可能会发现更多应用程序。QuTech的研究人员，代尔夫特理工大学和荷兰应用科学研究组织TNO的合作，现在已经提出量子互联网发展阶段，以技术能力和相应的应用为特色。
真正的量子网络的最低阶段 - 准备和测量网络 - 允许在任何两个网络节点之间端到端地传递量子比特，一次一个量子比特。这已足以支持量子网络的许多加密应用程序。最高阶段是连接可以执行任意量子应用的大型量子计算机的长期目标。
除了为进一步开发提供指导外，该工作还对工程工作和应用程序开发提出了挑战。“一方面，我们希望在网络上建立更先进的阶段，”该工作的第一作者Stephanie Wehner说，“另一方面，量子软件开发人员面临着降低应用协议要求的挑战，他们可以通过较低阶段的较为适度的技术能力来实现。“共同作者罗纳德汉森补充说：“这项工作在物理学，计算机科学和工程学的高度跨学科的量子网络领域之间建立了一种急需的共同语言。”
第一个真正的量子网络，允许量子比特的端到端传输，预计将在未来几年实现，预示着大规模量子互联网的曙光。
