量子通信是事關(guān)國家信息和國防安全的戰(zhàn)略性領(lǐng)域，且有可能改變未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局，因此，其不可避免地成為世界主要發(fā)達國家及地區(qū)如美國、歐盟、日本等優(yōu)先發(fā)展的信息科技和產(chǎn)業(yè)高地。
在美國，對量子通信的理論和實驗研究開始得較早，并最先被列入到國家戰(zhàn)略、國防和安全的研發(fā)計劃。
提前布局 搶占先機
上世紀末，美國政府便將量子信息列為“保持國家競爭力”計劃的重點支持課題。而隸屬于政府的美國國家標準與技術(shù)研究所（NIST）則將量子信息作為三個重點研究方向之一。
隨后，美國加州理工大學、麻省理工學院和南加州大學聯(lián)合成立了量子信息與計算研究所，直接歸美國軍隊研究部門管轄，從屬于美國國防部高級研究計劃司超大規(guī)模計算工程系統(tǒng)。體制上的規(guī)劃與布局，為各機構(gòu)與部門間的研發(fā)鋪平了道路。
早在1989年，美國IBM公司在實驗室中以10 bit/s的傳輸速率成功實現(xiàn)了世界上第一個量子信息傳輸，雖然傳輸距離只有32公分，但卻拉開了量子通信實驗研究的序幕。
1994年，美國國防高級研究計劃局便開始著手，用3~5年的時間全面推進量子通信技術(shù)方面的研究，而且已經(jīng)通過軍隊實施了相應(yīng)方式的向戰(zhàn)場和向全球傳輸報文能力的量子通信計劃。
在大量科研資源與研發(fā)力量投入的情況下，美國在量子通信研究方面取得了一系列的突破。2000年，Los Alamos國家實驗室宣布，他們于全日照條件下實現(xiàn)了1.6公里自由空間的量子密鑰分發(fā)，使量子通信向?qū)嵱霉こ袒~進了一大步。
2002年，美國國家科學基金會投資5000萬美元對量子通信進行研究。2003年，美國國防部高級研究計劃署又領(lǐng)銜建設(shè)了DARPA量子通信技術(shù)試驗網(wǎng)絡(luò)。2004年，美國馬薩諸塞州劍橋城正式投入運行了世界上第一個量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸距離約為10公里。
2006年，Los Alamos國家實驗室基于誘騙態(tài)（Decoy-state）方案實現(xiàn)了能保證絕對安全的107公里光纖量子通信實驗。2007年，美國科學家讓兩個獨立原子實現(xiàn)了量子糾纏和遠距離量子通信。
隨后，美國國防部高級研究計劃署和 Los Alamos 國家實驗室于 2009 年分別建成了兩個多節(jié)點量子通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并與空軍合作進行了基于飛機平臺的自由空間量子通信研究。
而由美國國防部高級研究計劃署支持，BBN公司（具有很強的軍方特色）技術(shù)部聯(lián)合波士頓大學與哈佛大學，共同開展了量子保密通信與IP互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的五年試驗計劃。該計劃主要內(nèi)容是以BBN技術(shù)部、波士頓大學和哈佛大學作為三個節(jié)點，以構(gòu)建融合現(xiàn)行光纖通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和量子光通信的量子互聯(lián)網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)保密通信。
2009年，美國政府發(fā)布的信息科學白皮書中明確要求，各科研機構(gòu)協(xié)調(diào)開展量子信息技術(shù)研究。同年，美國國防部高級研究計劃署建成了城域量子通信演示網(wǎng)。與此同時，美國麻省理工學院科學家繼續(xù)在冷原子中量子存儲和波動研究領(lǐng)域做出新的突破，這方面的技術(shù)恰是設(shè)計量子信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。
美國2010年在量子源產(chǎn)出的單光子波長轉(zhuǎn)換、2011年在單量子位處理量子信息，以及2012年法國和美國在驗證傳輸光的原子和粒子之量子行為關(guān)系等方面，成果卓著。
不僅如此，在美國國防部2013年至2017年科技發(fā)展“五年計劃”中，“量子信息與控制技術(shù)”已被列為未來重點關(guān)注的六大顛覆性研究領(lǐng)域，同時將IBM、美國國防部高級研究計劃署、中國科學技術(shù)大學、美國洛克希德馬丁公司和日本NTT公司列為該領(lǐng)域的重要研究機構(gòu)；美國國防部支持的“高級研究與發(fā)展活動”（ARDA）計劃到2014年將量子通信應(yīng)用拓展到衛(wèi)星通信、城域以及長距離光纖網(wǎng)絡(luò)。
如今，量子技術(shù)已經(jīng)成為美國軍方六大技術(shù)方向之一，即對未來美軍的戰(zhàn)略需求和軍事任務(wù)行動能產(chǎn)生長期、廣泛、深遠、重大的影響。
在這一路線規(guī)劃的指引下，2014年，美國國家航空航天局（NASA）正式提出了在其總部與噴氣推進實驗室（JPL）之間建立一個直線距離600公里、光纖皮長1000公里左右的包含10個骨干節(jié)點的遠距離光纖量子通信干線的計劃，并計劃拓展到星地量子通信。
同一年，全球最大的獨立科技研發(fā)機構(gòu)美國Battelle公司也提出了商業(yè)化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，計劃建造環(huán)美國的萬公里量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，為谷歌、IBM、微軟、亞馬遜等公司的數(shù)據(jù)中心之間提供量子通信服務(wù)。
未來發(fā)展 前景廣闊
美國的量子通信發(fā)展注重技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，量子通信產(chǎn)業(yè)已滲透到美國國家發(fā)展的各個層面，包括國防、外交、經(jīng)濟、信息、社會等不同領(lǐng)域的內(nèi)容。
當前，以美國為代表的世界主要軍事強國關(guān)注的量子科技發(fā)展動向主要涉及量子通信、量子計算及量子密鑰等領(lǐng)域。美國國防部高級研究計劃署啟動了多項量子通信方面的相關(guān)研究計劃，對其開展了廣泛探索�？梢哉f，量子通信技術(shù)在軍事應(yīng)用方面有著無與倫比的廣闊前景。
在量子通信領(lǐng)域未來發(fā)展規(guī)劃下，美國Los Alamos國家實驗室正在創(chuàng)建一套輻射狀的量子互聯(lián)網(wǎng)，同時美國非常重視量子計算機領(lǐng)域的技術(shù)拓展，谷歌、微軟、IBM都已投入研究量子計算機技術(shù)，以量子計算機技術(shù)研究為突破點，延伸到物質(zhì)科學、生命科學、能源科學領(lǐng)域，形成規(guī)模優(yōu)勢。■