2022年12月14日，美国“下一代量子科学与工程”（Q-NEXT）国家量子信息科学研究中心发布《量子互连路线图》^[1]。量子互连在各种系统之间以及在不同长度尺度上连接和分发相干的量子信息，以实现量子计算、量子通信和量子传感。该路线图概述了未来10~15年开发量子信息技术所需的研究和科学发现，将为量子互连的研发提供指南。

1、量子计算路线图。未来10年的科技重点包括：在低温下提高量子比特的输入/输出、寻址能力和连接性；相干控制和解决<20 nm横向精度的光学活性自旋/晶格缺陷；开发网络架构；示范从物质量子比特转换到电信光学光子，具有99%的保真度。未来的关键技术研发需求包括：提高量子比特门的保真度和相干性；改进量子比特的经典控制以及门的高效和可扩展驱动；研究和示范大型系统的全栈量子计算；实现物理量子比特之间的量子信息互相转换。

2、量子通信路线图。未来10年的科技重点包括：为商业、政府或科学提供具有明确需求的精确应用和近期应用；开发与可见光、近红外和电信波长的光子量子比特兼容的关键量子组件；示范支持量子中继器的量子通信，成功可能性超过直接传输；使用中继器示范远程（城际）纠缠分发；开发真正的多节点量子网络架构；示范城际规模的同质多节点量子网络；在州际尺度上示范非均匀量子网络。未来的关键技术研发需求包括：低温单光子探测器，半导体单光子雪崩光电二极管，纠缠/超纠缠光子对源，超低损耗光信道研究，空间-地面连接，与经典网络、同步和完整网络安全协议的集成，转换器，量子存储器，高速低损耗的量子交换机、多路复用技术等关键量子网络组件，网络协议优化，网络架构，与经典计算和通信服务的集成，容错量子网络功能，链路、节点和网络的监控和管理，应用程序编程模型和接口。

3、量子传感路线图。未来10年的科技重点包括：实现纠缠多量子比特传感（在局部尺度上），并在实际传感目标上证明对非纠缠传感器的改进；使用远程纠缠开发严格的量子计量理论，以确定可从量子优越性中受益的分布式传感任务类型，评估该优越性的规模化性质，并评估实现该优越性所需的互连传感系统的性能指标；开发新的传感模式，利用多个传感器之间的相关性和纠缠来测量单个传感器无法达到的可观测值；了解并减少固态传感器中界面诱导的退相干；以<5nm的精度确定可寻址的活性自旋/晶格缺陷/杂质的位置，并预测其在材料中的特性；实现具有单核自旋灵敏度的分子结构的量子传感；实现具有量子优越性的宽频（DC-THz）电磁场的传感。未来的关键技术研发需求包括：度量的控制与确定，如探测器效率、传感器的灵敏度和带宽、量子非破坏性方法、联网传感器的互连带宽等；材料，如传感量子比特的确定性定位或产生，界面和表面的稳健可靠控制，低损耗稳健的量子光源，先进表征方法的获取和开发等；理论进展，如严格的量子计量理论、协议等；系统规模化和传感平台成熟度；拓宽频率空间。             （黄龙光）