由于信號的損耗，量子密鑰分發在地面上走光纖直接傳輸有一個距離的上限。為了建設廣域量子通信網絡，拓展量子通信應用范圍，目前有兩種可行的關鍵技術，一種是可信中繼，另一種是量子衛星。墨子號量子科學實驗衛星和京滬干線，主要就是為了完成這兩種關鍵技術的驗證。目前，它們都已經順利完成了各自的技術驗證任務，京滬干線的用戶數量和應用領域也在不斷擴大。

目前的商用產品通過光纖可以實現距離一百多公里的量子密鑰分發。要實現距離更遠的密鑰分發，就需要增加中繼節點。相鄰的中繼節點間進行量子密鑰分發，用戶密鑰可以通過各對相鄰中繼節點間的量子密鑰加密傳輸。在中繼節點“可信”時，也就是說中繼節點的量子密鑰保證安全保密時，通過“一次一密”的加密傳輸方法，就可以保證用戶密鑰傳輸的安全。這樣的技術叫可信中繼技術。

在實際建設中，保障可信中繼安全的方案是根據需求來制定的。對于高級別的應用，可以采用與現有體制相同的方式，把可信中繼節點設在專人值守的機房里，結合人員管理和技術手段來保障“可信”。對于商用通信應用，還可以采用很多技術保障無人值守中繼節點的安全可信，使得工程實現上的可信中繼技術相比原始的可信中繼概念有了長足的發展，比如說：中繼節點的密鑰“落地即密”技術、密鑰分拆中繼技術，中繼密鑰迭代變換技術等，一方面保障無人值守下的中繼節點足夠可信，一方面消除中繼節點密鑰泄露造成的密鑰泄露風險。總的來說，對于各級別的應用，可信中繼的安全保障都可以做到有效、可靠。

目前，國內和國際上的標準化專業組織都結合已有的工程實踐啟動了可信中繼標準包括安全性標準的研究和制定工作，這將為應用可信中繼技術的安全保障奠定基礎。

“京滬干線”這種量子保密通信網絡也需要路由器、交換機這些設備嗎？

首先，即使經典通信組網，也不一定非要路由器和交換機。這兩種設備是IP網絡和數據鏈路層組網的設備。在光通信層面還有自己的組網調度技術和設備，比如ROADM可重構光分叉復用器。還有以前的SDH設備，實際上也是具有組網功能的。只是這些技術組網的靈活性不如路由器、交換機，但是用于建設骨干線路和網絡是夠用的。

量子網絡的組網問題，要分好幾個方面來說：

第一，量子通信網絡，不管是量子密鑰分發網絡，還是將來的連接量子計算機、量子傳感器的量子通信網絡，基本上都還需要經典信息通信的輔助。所以量子通信網絡里需要使用傳統的路由器、交換機還有光傳送網設備等來組建一個用于傳輸輔助信息的經典通信網絡。

第二，京滬干線這樣的量子保密通信網絡，經典網絡的組網功能主要不是對量子信號做交換和路由，而是實現任意兩個用戶間密鑰協商的功能。用戶之間進行密鑰協商的信令、數據等都需要通過經典通信網絡傳輸，因此還必須使用經典網絡的組網技術和設備，當然這些協商信息都是可以公開而不會影響量子密鑰的安全性的。

第三，量子信號層面上的組網，不能用路由器、交換機實現。目前可行的技術是利用光路交換來做一些組網的功能。這樣的設備可以用現有的光交換設備來改造，但有一些缺點，比如體積大、切換速度慢等。也有人在研究適合量子通信的光路交換芯片。

第四，有些人提出過量子路由器的概念，大概是指控制信號也是量子的，可以實現路由的量子疊加。這種技術還處于純粹的科學研究階段，暫時不用考慮。