量子计算和网络的量子硬件抽象层

核心观点

• 量子技术革命：量子技术正迎来第二次革命，其核心原理包括叠加、纠缠和测量，将在通信、计算、模拟、传感和计量等领域带来重大影响。
• 量子基础设施：量子基础设施将允许在远程位置之间传输和操作量子态（例如量子比特），并整合现有经典网络，利用光子作为载体进行传输和控制。
• 量子硬件抽象层（Quantum-HAL）：由于目前量子硬件技术尚未统一，Quantum-HAL 将提供统一的北向量子应用程序编程接口（API），使应用程序和服务开发与底层量子硬件解耦，从而简化量子平台、服务和应用程序的开发。
• 量子基础设施的管理和控制：软件定义网络（SDN）技术为量子基础设施的管理和控制提供了灵活的方式，允许与现有电信基础设施的无缝集成。
• 标准化工作：多个标准化组织如 ETSI、ITU、IEEE 等正在积极开展量子技术标准化工作，以协调和加速量子技术的发展。

关键数据

• 量子技术革命的四个主要应用领域：通信、计算、模拟、传感和计量。
• 量子通信的两个主要子领域：量子安全通信和量子互联网。
• 量子互联网的 TRL 级别为 1-2。
• 高性能计算（HPC）在 2023 年将会有 76% 的 HPC 中心采用量子技术。

研究结论

• 建立量子技术和服务方面的共同术语和语言对于推动量子生态系统的发展至关重要。
• Quantum-HAL 将简化量子平台、服务和应用程序的开发。
• QKD 是量子技术在电信基础设施网络安全方面最成熟的技术应用，标准化 QKD 系统的管理、控制和编排至关重要。
• 后量子密码学（PQC）也可能在未来量子基础设施的网络安全服务中发挥作用，需要进一步的技术经济分析和研究。