图片来源: 量子创新峰会官网

作为峰会“量子未来论坛”的专题环节，月球村协会（Moon Village Association）同期举办可持续月球活动全球专家组（GEGSLA）研讨会，围绕“量子技术、新兴系统与月球运行”展开讨论，启科量子 CEO 兼 CTO 陈柳平收到会议邀请函。

启科量子邀请函

针对“量子+月球”这一话题，陈柳平有自己的见解，他提出了“月球量子计算星座”构想，展望离子阱量子计算与量子通信技术从地球延伸至月球的应用路径。

随着月球探测逐步迈向长期驻留与常态化运营，月球基础设施建设也将面临新的挑战。阿尔忒弥斯计划和国际月球科研站都将在 2030 年代实现长期驻留，届时多个运营方将共享有限的轨道和着陆点，基础设施需要连续运行多年。

陈柳平指出，地月之间单程通信延迟约 1.28 秒，深空带宽有限，月球目前也缺乏完善的导航系统和统一的时间基准。因此，未来月球基础设施建设离不开三种能力：在本地完成计算，为各方提供统一的精密时钟，以及不依赖彼此信任的安全通信。

量子技术有望为上述需求提供新的解决方案，但不同技术的成熟度和应用进程有所差异。过去十年，中国的墨子号、济南一号已在轨完成星地量子密钥分发，美国深空原子钟让离子阱在轨道上连续运行了两年多，而量子计算机直到 2025 年才首次入轨。陈柳平表示，量子技术抵达月球可能将遵循同样的顺序：通信与授时先行，计算随后。

过去十年的在轨量子任务

离子阱系统在月球的应用潜力

在探讨月球量子基础设施的技术路径时，离子阱量子计算展现出独特的应用潜力。

离子阱的特点在于“算通一体”，一个离子既可以作为量子比特存储和处理信息，又能发射一个与自身纠缠的光子，把量子信息传往远端节点。启科量子首席科学家罗乐在2009 年提出的原子–光子量子网络架构，正是利用光子把多个离子阱计算单元相连，构建为计算网络。因此，对于节点相距数十万公里的地月系统，同一个节点既能计算又能通信，正是所构建月球量子计算所需要的能力。

月球量子计算星座

基于上述判断，陈柳平提出了“月球量子计算星座”的总体构想：在地球一侧布置地面站和近地轨道节点，在月球一侧布置环月轨道节点并最终延伸到月面，节点之间以光链路传递时间、量子密钥和量子纠缠。

星座按地面原型、近地轨道演示、地月空间节点、月面部署四个阶段推进，先提供授时与安全服务，再逐步叠加量子计算能力。这也是启科分布式离子阱量子计算路线图中“天地一体化量子计算网络”的具体延伸。

月球量子计算星座总体构想

在天地一体化量子基础设施方面，启科量子已开展相关前瞻布局。2024年，启科量子与合作伙伴联合发布了天基量子混合算力平台的架构和未来发展路线图，开创了天地一体化经典-量子混合算力融合。

陈柳平表示，量子链路和月球时间的标准将在这十年内确定，启科量子愿与各国航天机构、高校和企业开展地月授时与量子网络的联合研究，参与 GEGSLA 的互操作标准工作。

从地面量子计算系统，到天基量子混合算力平台，再到“月球量子计算星座”，启科量子正在探索离子阱量子计算与量子通信技术在更广阔空间中的融合应用。