9月6日，美国国家量子计划咨询委员会（National Quantum Initiative Advisory Committee，NQIAC）发布报告《Quantum Networking: Findings and Recommendations for Growing American Leadership（量子网络：增强美国领导力的发现与建议）》。这份报告是对美国国家量子计划的第二次独立评估，重点关注量子网络及试验平台在技术研发中的作用，进一步巩固美国在量子网络科技领域的领先地位。
报告中的主要观点和建议如下。
主要观点
观点1：量子网络将在美国经济增长与国家安全中发挥作用，但还需持续的研发。量子网络并非取代传统网络，而是为新型通信和数据处理提供新的可能，将传统网络的功能扩展至量子信息传输领域。尽管量子网络拥有强大的应用前景，但同时也带来了新的安全挑战。美国将继续投入资源研发量子网络，更深入地理解其在安全方面的利益与风险。在全球范围内对量子技术的投资持续增加的背景下，如果不对量子网络进行研发投资，将错过前沿技术和供应链的先发优势。因此，美国需要继续投资量子网络支持的通信、传感以及分布式量子计算等方面的研发。
观点2：美国政府需继续加大研发投资，确保量子网络在实际应用中的优势。NQIAC认为，想要充分理解、开发和应用量子网络，就必须克服一系列科学和工程研发挑战。量子密钥分发（QKD）、分布式量子计算和分布式量子传感等应用领域可能需要不同的组件、操作环境和应用场景，因此需要多样化的研究领域和基础设施。美国政府需要持续投资研发，提升国内的专业知识，打造量子网络供应链，使美国工业界能够率先推出基于量子网络的重要创新技术，并判断何时对量子网络基础设施进行投资。
观点3：量子网络研发助推其他量子信息科技的进步。量子网络有望对量子信息科学（QIS）的其他领域产生深远影响。例如，转换技术将量子态从一种物理形态转换为另一种，如从基于物质的量子比特转换为光子量子比特，可能会推进分布式量子计算和分布式量子传感的发展。同样，存储器、光子源、探测器以及集成光子学的发展，不仅与量子传感和计算平台息息相关，也将有助于连接量子系统与传统平台。美国政府对量子网络研发的持续投资将有助于识别和培养成熟的通用使能技术。
观点4：早期的量子网络原型机、演示器和试验平台已投入运行，但实际效用尚需进一步提升。构建一个功能齐全且可扩展的量子网络是一个巨大挑战，需要多个学科共同推进。自美国国家量子行动法案通过以来，美国政府已投资了约5亿美元用于量子网络的研发；此外，国内外在量子网络系统方面也有相当可观的商业和国家投资。全球范围内都有量子网络试验平台，演示器和原型机的数量更多。尽管在量子网络领域已经取得了显著进展，但这些早期量子网络系统所采用的基本技术尚未成熟到可以用于分布式量子计算或传感应用的程度。
观点5：把握好战略选择和适当时机，量子网络试验平台可以在量子信息科学领域发挥重要作用。如果在技术足够成熟，并且可以在现实环境模拟的系统或集成多个组件，以在评估系统时进行严格测试，量子网络试验平台将在新兴技术的开发过程中为科学界提供关键的技术资源。例如，ARPANET的早期试验平台加速了互联网的普及，并且已经建立了各种试验平台来开发和测试包括智能电网应用在内的工业控制系统安全。试验平台还可以揭示系统工程挑战和系统栈中的集成复杂性，这些在实验室环境中可能并不明显。
关键建议
建议1：继续支持量子网络及其应用和使能技术的研究。美国政府应继续资助国防部、能源部、国家航空航天局、国家标准技术研究院和国家科学基金会等机构在量子网络关键设备和组件的基础科学和工程研究，并为其他机构提供资金。
建议2：鼓励定义、发展和使用指标来衡量量子网络技术及其应用的进展。NQIAC建议，在开发量子网络技术和试验平台的同时，也应该鼓励相关度量标准的发展，以便比较和跟踪技术开发。当技术达到能够使用户评估量子网络的成熟度时，将开发基于应用的度量标准，以指导系统级技术的实施。
建议3：支持开发用于描述量子网络功能层的协调模型。NQIAC建议定义一个包含经典网络组件和要求的量子网络协调模型，包括定义网络的抽象层、接口和功能，使得跨学科的研发和不同领域的专家能够参与到整个栈和系统中。因此，试验平台应该鼓励不同学科的研究人员参与，以探索量子技术、协议和应用的复杂权衡空间。
建议4：当试验平台既“规模适中”又“时机恰当”时，应分配联邦资金用于量子网络试验平台。新的政府资助应该：1）明确阐述科学或经济前景；2）定义具体的科学或工程研究目标；3）提出衡量目标进展的具体指标；4）解释为什么需要专门的试验平台而不是原型机和演示器；5）加强地区在量子网络技术方面的学术研究、工业能力及市场投资。
建议5：支持并促进产业伙伴参与量子网络试验平台建设。产业界在试验平台开发中的融合和参与对于确保技术支持工业和政府用户的商品化和部署的方式进行测试和实施非常关键，由于产业合作伙伴的业务依赖于发现有价值的应用，因此他们的参与将增加量子网络技术的经济影响力。通过参与量子网络试验平台，产业界也有机会从政府和其他实体的技术评估中学习，从而获得宝贵的知识和经验。
建议6：优先考虑新的资金拨款和开发新的机制，促进与国际盟友、合作伙伴在量子网络研发方面的合作。NQIAC建议美国政府设立新的专项资金，用于支持与盟友和合作伙伴共同进行的国际研发项目。在考虑国际合作时，应优先选择那些能够实现互利共赢、加速研发进程或能提供超越美国现有能力的合作项目。通过持续关注并利用国际上在该领域的投资，这些合作将进一步提升美国的竞争力。
建议7：利用量子网络试验平台培养多样化的量子人才。量子技术及其测试基础设施的成本较高，量子网络试验平台能够降低成本。这些试验平台应向不同学科背景的个人开放，以促进科学研究、增强跨学科能力。NQIAC建议美国政府应确保量子网络试验平台能够为学生、科学家、工程师、技术人员和操作员提供系统层面、接近现实的教育和培训机会。试验平台应补充正在进行的设施、项目和工业活动，并确保全国研究人员的广泛访问。
总结
NQIAC认为，量子网络对美国的经济和国家安全将产生重要影响。本报告列出的建议将有助于集中美国政府资源解决主要的技术挑战，明确描述量子网络概念（如试验平台），增强国家利用国家量子信息科学研究的广度。美国政府需要继续在研发和基础设施上进行投资，以保持和增强其在量子信息科学特别是量子网络领域的领导地位。
参考资料：
https://www.quantum.gov/wp-content/uploads/2024/09/NQIAC-Report-Quantum-Networking.pdf