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(dá)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(shí)驗(yàn)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(jì)劃。
提前布局 搶占先機(jī)
上世紀(jì)末，美國政府便將量子信息列為“保持國家競爭力”計(jì)劃的重點(diǎn)支持課題。而隸屬于政府的美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）則將量子信息作為三個(gè)重點(diǎn)研究方向之一。
隨后，美國加州理工大學(xué)、麻省理工學(xué)院和南加州大學(xué)聯(lián)合成立了量子信息與計(jì)算研究所，直接歸美國軍隊(duì)研究部門管轄，從屬于美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃司超大規(guī)模計(jì)算工程系統(tǒng)。體制上的規(guī)劃與布局，為各機(jī)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(shí)驗(yàn)室中以10 bit/s的傳輸速率成功實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)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(shí)驗(yàn)研究的序幕。
1994年，美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局便開始著手，用3~5年的時(shí)間全面推進(jìn)量子通信技術(shù)方面的研究，而且已經(jīng)通過軍隊(duì)實(shí)施了相應(yīng)方式的向戰(zhàn)場和向全球傳輸報(bào)文能力的量子通信計(jì)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(shí)驗(yàn)室宣布，他們于全日照條件下實(shí)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(jìn)了一大步。
2002年，美國國家科學(xué)基金會(huì)投資5000萬美元對量子通信進(jìn)行研究。2003年，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署又領(lǐng)銜建設(shè)了DARPA量子通信技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。2004年，美國馬薩諸塞州劍橋城正式投入運(yùn)行了世界上第一個(gè)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(shí)驗(yàn)室基于誘騙態(tài)（Decoy-state）方案實(shí)現(xiàn)了能保證絕對安全的107公里光纖量子通信實(shí)驗(yàn)。2007年，美國科學(xué)家讓兩個(gè)獨(dú)立原子實(shí)現(xiàn)了量子糾纏和遠(yuǎn)距離量子通信。
隨后，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署和 Los Alamos 國家實(shí)驗(yàn)室于 2009 年分別建成了兩個(gè)多節(jié)點(diǎn)量子通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并與空軍合作進(jìn)行了基于飛機(jī)平臺(tái)的自由空間量子通信研究。
而由美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署支持，BBN公司（具有很強(qiáng)的軍方特色）技術(shù)部聯(lián)合波士頓大學(xué)與哈佛大學(xué)，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(yàn)計(jì)劃。該計(jì)劃主要內(nèi)容是以BBN技術(shù)部、波士頓大學(xué)和哈佛大學(xué)作為三個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)保密通信。
2009年，美國政府發(fā)布的信息科學(xué)白皮書中明確要求，各科研機(jī)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(jí)研究計(jì)劃署建成了城域量子通信演示網(wǎng)。與此同時(shí)，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家繼續(xù)在冷原子中量子存儲(chǔ)和波動(dòng)研究領(lǐng)域做出新的突破，這方面的技術(shù)恰是設(shè)計(jì)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(yàn)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(jì)劃”中，“量子信息與控制技術(shù)”已被列為未來重點(diǎn)關(guān)注的六大顛覆性研究領(lǐng)域，同時(shí)將IBM、美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、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(jī)構(gòu)；美國國防部支持的“高級(jí)研究與發(fā)展活動(dòng)”（ARDA）計(jì)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(dòng)能產(chǎn)生長期、廣泛、深遠(yuǎn)、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(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）之間建立一個(gè)直線距離600公里、光纖皮長1000公里左右的包含10個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線的計(jì)劃，并計(jì)劃拓展到星地量子通信。
同一年，全球最大的獨(dú)立科技研發(fā)機(jī)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(jì)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(gè)層面，包括國防、外交、經(jīng)濟(jì)、信息、社會(huì)等不同領(lǐng)域的內(nèi)容。
當(dāng)前，以美國為代表的世界主要軍事強(qiáng)國關(guān)注的量子科技發(fā)展動(dòng)向主要涉及量子通信、量子計(jì)算及量子密鑰等領(lǐng)域。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃署啟動(dòng)了多項(xiàng)量子通信方面的相關(guān)研究計(jì)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(shí)驗(yàn)室正在創(chuàng)建一套輻射狀的量子互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)美國非常重視量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)拓展，谷歌、微軟、IBM都已投入研究量子計(jì)算機(jī)技術(shù)，以量子計(jì)算機(jī)技術(shù)研究為突破點(diǎn)，延伸到物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、能源科學(xué)領(lǐng)域，形成規(guī)模優(yōu)勢�！�