【紫金山实验室】量子互联网与算网协同体系架构白皮书

近日，紫金山实验室联合江苏省未来网络创新研究院及北京邮电大学发布了《量子互联网与算网协同体系架构白皮书（2025）》，这份报告深入探讨了量子互联网的基本原理、技术发展现状以及未来可能的发展方向，特别关注了量子互联网的体系架构和运行模式。报告内容涵盖了量子信息技术概述、量子互联网架构、量子互联网分组交换技术等多个方面，并提出了构建未来量子互联网的运行模式，讨论量子算网协同的研究内容和可能的发展方向。这份报告为量子互联网从基础理论研究朝工程和产业化发展提供了重要的架构和技术层面的参考，其中包含了大量关于量子通信、量子计算和量子精密测量等领域的前沿信息和深刻见解。

量子互联网，这个听起来像科幻小说里的概念，正在逐步走进现实。这份《量子互联网与算网协同体系架构白皮书》为我们揭开了量子互联网的神秘面纱，让我们一窥这个未来网络技术的发展蓝图。

量子互联网的核心在于量子通信、量子计算和量子传感等任务的执行。它不同于传统互联网，因为量子互联网依赖于量子力学的原理，比如量子纠缠和量子态叠加，这些特性让量子互联网在信息安全和计算能力上有着无可比拟的优势。报告中提到，量子通信可以利用量子不可克隆原理实现绝对安全的通信，而量子计算则通过量子态叠加原理实现并行运算，极大提高计算速度。

当前，量子互联网的发展还处于初期阶段。报告指出，由于量子技术和经典互联网的基本原理不同，很多经典互联网的发展模式和技术都无法直接借鉴过来。例如，量子互联网需要进行端到端的纠缠分发，这是经典互联网所没有的。同时，底层量子技术的发展还处于初期，很多硬件的指标还无法满足实际应用的需求，这为量子互联网的实际部署带来很多困难。

尽管如此，量子互联网的发展前景依然令人振奋。报告中提到，量子互联网的发展会经历几个关键阶段，从可信中继网络到准备和测量网络，再到纠缠分发网络和量子存储网络，最终实现容错量子比特网络。这些阶段的实现，将使得量子互联网能够运行更多复杂的量子任务，比如纠缠纯化和分布式协议等。

在量子中继方面，报告详细介绍了四类量子中继器的原理和操作步骤。第一代量子中继通过预报式纠缠分发、纠缠纯化和纠缠交换来实现远距离量子通信；第二代量子中继则采用量子纠错码替代纠缠纯化；第三代量子中继全部采用纠错码来弥补光子丢失和操作错误；全光量子中继则通过产生图态和纠缠交换来延长纠缠信道。这些技术的发展对于实现远距离量子通信至关重要。

量子互联网协议栈的研究也必不可少。报告中提到，量子互联网协议栈的提出在很大程度上借鉴了经典互联网协议栈架构的思想。量子互联网协议栈的设计需要考虑量子比特的基本操作、纠缠信道的构建、端到端的纠缠分发等多个层面。这些协议栈的研究和发展，将为量子互联网的运行提供重要的技术支撑。

报告还提出了量子互联网分组交换技术，这是一种类似于经典互联网的分组交换模式，但适用于量子信号的传输。通过经典-量子混合帧结构，可以实现量子信号的分组交换传输。这种技术的发展，使得量子互联网可以更有效地利用网络资源，提高网络的运行效率。

量子互联网的发展不仅仅是技术问题，它还涉及到新的业态。报告中提到了量子算网协同这一新型业态，这种业态依赖于量子互联网来实现，对量子互联网提出了更多的要求。量子算网协同需要对网络资源进行抽象和建模，开发更多的网络功能，以满足量子计算和量子通信的需求。

总的来说，这份报告为我们描绘了一个量子互联网的宏伟蓝图。虽然量子互联网的发展还面临许多挑战，但随着技术的不断进步，我们有理由相信，量子互联网将在未来发挥重要作用，改变我们的生活和工作方式。这篇文章的灵感来自于《量子互联网与算网协同体系架构白皮书》，除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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