2020年7月27日美国能源部（DOE）公布了《国家量子互联网战略蓝图》。在此之前， 美国国会于2018年12月通过了《国家量子行动计划法案》。据悉，此战略蓝图为行动计划提出了实施的途径。

美国将量子通信系统视为21世纪最重要的技术前沿之一，并预计量子通信系统原型的建造将在未来十年内实现。国家量子互联网的战略蓝图由美国能源部下属各个国家实验室和美国各大学和工业界一起制定。它设定近期要取得的目标，并列出了近期需要完成的基础研究项目和可能遇到的工程与设计上的障碍。

根据蓝图，美国能源部下属的17个国家实验室将成为未来量子互联网的骨干，旨在更安全地控制和传输信息。蓝图认为量子互联网会成为更安全的通信网络，并将对美国的科学，工业和国家安全等至关重要的领域产生深远影响。建立这种互联网的一些关键步骤已经在芝加哥地区进行，该地区将成为全球量子研究的主要枢纽之一。

今年2月，位于伊利诺伊州莱姆特的美国阿贡国家实验室和芝加哥大学的的科学家在芝加哥郊区成功建立了一个52英里长且具有光子缠结的“量子环网”，它成为美国最长的陆基量子网络之一 。根据蓝图，该网络将很快连接到美国能源部位于伊利诺伊州巴达维亚的费米实验室Fermilab，并建立一个三节点，80英里的试验平台。

一系列独特的能力

 量子传输很难被窃听。科学家计划利用这种特性来打造几乎无法入侵的网络。早期采用者可能包括银行和医疗服务，以及国家安全和航空通信等领域。最终，在手机中使用量子网络技术可能对全世界人们的生活产生广泛影响。

用量子互联网加速大量数据的交换。如果各个组成部分可以组合和扩展，那么我们将处于数据通信突破的风口浪尖之上。

创建超灵敏量子传感器网络。它可以使工程师更好地监视和预测地震（这是一个长期而难以实现的目标），或者搜索地下石油，天然气或矿物沉积物。这样的传感器还可在医疗保健和成像中应用。

集全美国各大实验室和研究机构之力

要创建完整的量子互联网原型，将需要美国联邦机构（包括美国能源部，国家科学基金会，国防部，美国国家标准与技术研究院，美国国家安全局和美国国家航空航天局）以及国家实验室，学术机构和工业界之间的密切协作。该蓝图报告列出了重要的研究目标，包括构建和集成量子网络设备，使量子信息永久存在和路由，以及纠正量子信息错误。

蓝图规划建立的全国性量子通讯网络，有四个里程碑：

1.通过现有的光纤网络验证安全的量子协议

2.在校园或城市之间发送纠缠的信息

3.扩展城市之间的网络

4.在各州之间扩展网络，用量子中继器放大信号

“量子网络的基础在于我们能够在原子尺度上精确合成和操纵物质的能力，包括对单光子的控制” ，

芝加哥大学普利兹克分子工程学院分子工程系戴维·奥沙洛姆教授说。他同时也是阿贡国家实验室的资深科学家和芝加哥量子研究所所长。

“我们的国家实验室拥有世界一流的设施，可对具有亚原子分辨率的材料进行成像，并通过先进的超级计算机对其行为进行建模。这些强大的资源对于加快量子信息科学和工程的进展以及与学术和公司合作伙伴协作引领这一快速发展的领域至关重要。”

美国其他国家实验室也在参与量子网络和相关技术的发展。例如，石溪大学和布鲁克海文国家实验室与总部位于劳伦斯伯克利国家实验室的美国能源部能源科学网络合作，建立了一个80英里长的量子网络测试平台，并正在向纽约州以及橡树岭和洛斯阿拉莫斯国家实验室积极扩展。其他研究小组则致力于开发具有高度安全信息的量子密码系统。

 戴维·奥沙洛姆教授（中）在芝加哥大学的实验室