欧盟发布《欧盟量子技术与量子互联网》报告

发布时间:2020-01-13

新一代信息科技战略研究中心12月25日消息,欧盟发布《欧盟量子技术与量子互联网》报告,总结了欧盟量子技术的研究计划和路线图,描绘了未来量子互联网的发展蓝图。

欧洲量子技术发展总体计划

欧盟将通过近30年的努力,通过地平线2020计划(2014-2020),地平线欧洲计划(2021-2027)两大科研计划,实现量子从基础研究向基础设施的发展演进(如图1所示)。具体涉及的项目包括:QUANTERA计划、量子旗舰计划、量子通信基础设施计划(QCI)、量子计算基础设施计划。

图1 欧盟量子技术发展总体计划

目前正在实施的量子旗舰计划,截至2018年10月已投入10亿欧元,并计划在2018到2021年间,继续投入1.52亿欧元,设置共20项项目。

未来,欧盟将依托"地平线欧洲"计划,建立和完善量子通信基础设施(QCI)和量子计算基础设施,包括:①未来十年,为网络安全服务建立和部署一个安全认证的泛欧端到端QCI;②为大数据、人工智能、高性能计算等建立和部署基础设施。

欧洲量子技术发展路线图

报告展示了2015到2035年欧洲量子技术路线图,并标注了每一项技术在不同阶段的主要成就。

图2 欧洲量子技术路线图

(1)通信。①量子中继器和量子存储器技术;②安全点对点量子链路;③城市间量子网络;④带有密码和窃听检测的量子中继器;⑤融合量子通信和经典通信的安全泛欧互联网。

(2)模拟。①材料中电子运动的模拟器;②量子模拟器和网络的新算法;③新型复合材料的开发与设计;④基于量子磁性和电性的通用模拟器;⑤基于量子动力学和化学反应机制的模拟器,用于支持药物设计。

(3)传感与计量。①垂直应用场景(医疗、安全等)的量子传感器;②更精确的原子钟,用于未来智能网络的同步;③用于大容量应用的量子传感器;④手持式量子导航设备;⑤基于重力传感器的重力成像设备;⑥量子传感器与包括移动设备在内的消费级应用程序的集成。

(4)计算。①由错误校正或拓扑保护的逻辑量子位的运算;②量子计算机的新算法;③执行相关技术算法的小型量子处理器;④用大于100个量子位的专用量子计算机解决化学和材料科学问题;⑤量子电路与传统低温控制硬件的集成;⑥计算能力超过传统计算机的通用量子计算机。

欧洲量子技术发展的总体目标与领域目标

报告指出,量子信息技术研究的最终目标是建成量子网络,实现分布式量子计算机和量子传感器的互联(如图3所示)。报告还对各领域应用目标进行了更新(如表1所示)。

图3 量子信息技术的最终目标

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表1 量子技术各领域应用目标

领域

到2021年

到2024年

到2027年

传感与计量

传感器分辨率提高1000倍,实现对代谢活动的高灵敏度诊断

传感器的紧凑性和集成度达到可商用部署阶段

建立前所未有的地球监测和通用量子标准

通信

使用高效的量子中继器实现基于地面通信(>100公里)的量子互联网蓝图,并开发便宜100倍的设备

提出可扩展的城内和城际网络解决方案

发展覆盖地铁区域、长距离(>1000公里)和基于量子纠缠的网络

计算

实现50-100个量子位的原型建设,推出第一个基于量子的应用

达到有效的量子误差校正

实现量子计算机的蓝图

模拟

研发有1000个量子位的模拟器基本单元

证明量子在优化路由、图像识别和深度学习等应用方面的优势

解决超级计算机难以解决的问题,设计新材料或训练人工智能

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来源:新一代信息科技战略研究中心