按照潘建伟的设想，未来10~20年，将通过多颗量子卫星和包括“京沪干线”在内的地面光纤网，构建一个天地一体的全球化量子通信网络，这张网也将成为信息安全免受外界攻击的最强保障。
据潘建伟团队的科研人员向第一财经记者介绍，量子通信的传输途径包括可信的中继站以及卫星和地面之间的星地量子通信。即将建成的“京沪干线”就是为了保证量子密钥的传输安全。而星地量子通信则是依靠量子卫星。据潘建伟介绍，他的团队已经通过实验验证了微弱量子态在穿越大气层后是有可能保持的，而且每秒可传输1万个量子密钥。但1万个是远远不够的，因此未来还将发射多颗量子卫星，形成“星群”。
量子技术泰斗级人物、日内瓦大学量子科学家Gisin教授对第一财经记者评价：“这对一个国家在电信、核能、航空、金融、国防等关键战略性领域的影响是重大的。”
第一财经记者获悉，中国科学院已确定计划，将在“墨子号”量子科学实验卫星的基础上，继续研制3至5颗低轨量子通信卫星，以实现量子密钥分发的实用化，同时还将着手开展中高轨量子通信卫星的研制。
值得一提的是，作为“墨子号”卫星的首席科学家，潘建伟表示中国将保持开放心态，积极参与国际合作。他介绍道，去年以来，中科大与中科院上海技术物理所等组成的科研团队，与奥地利科学院安东-塞林格研究组合作，利用“墨子号”在中国和奥地利之间实现了长达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥实现加密数据传输和视频通信。塞林格也是潘建伟在维也纳大学的博士导师。
今年下半年，我国科研团队还将与意大利帕多瓦大学合作，物理学家伽利略曾在该校执教。此外，与日本、加拿大的合作也提上议程。
中国正在筹建的国家实验室涉及合肥、上海和北京等地，仅合肥量子信息实验室占地就将达554亩，如此规模在全球都比较罕见。
这也是继墨子号量子卫星、量子通信“京沪干线”之后，中国在量子科学领域的又一次大手笔投入。此前中国科学技术大学内部人士向第一财经记者透露，目前该项目已经获得安徽省和上海市政府各10亿元左右的配套启动资金，而国家长期投入将达到千亿元人民币。
1996年，潘建伟在奥地利维也纳大学第一次见到导师塞林格教授。这位量子物理学世界级大师问道：“你的梦想是什么？”他的答案脱口而出：“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。”
现在，他正在向这个方向努力。
回国后，潘建伟在母校中国科学技术大学组建了量子实验室。他的团队取得了首次实现光子比特与原子比特间的隐形传态，首次实现具有存储和读出功能的量子中继器，将单次激发量子存储时间提高了2个数量级，实现了对纠缠光子的量子存储等成果。合肥的量子通信城域试验网也成为全球首个拥有规模化量子通信网络的城市。
在潘建伟的“量子版图”里，坚固的“地基”就是中国科学技术大学的量子实验室。这是一切产业化应用的理论基础。尽管中国开始研究量子信息学的时间晚于欧洲，还是涌现出潘建伟、郭光灿和段路明等一批优秀的科学家，目前，这一队伍还在不断壮大。
而中国科技大学在中国量子通信产业中有举足轻重的地位。
最典型的是科大国盾，科大控股是其主要股东。此外，问天量子等也都是中科大下属的产业。
同样值得关注的一家公司是九州量子。中科大虽然不直接控股九州量子，但九州量子的首席科学家陈增兵就是潘建伟的同学。尽管中科大和潘建伟个人并没有持股，但在九州量子成立合资公司期间，中科大做了很多工作帮助他们建立起整个网络。
九州量子此前公布投资了6500万元人民币与瑞士顶尖的行业企业IDQuantique(IDQ)共同建立合资控股子公司浙江理想。按出资比例，九州量子占65%股份，IDQ占35%股份，总投资规模达1亿元人民币。IDQ成立于2001年，该公司的联合创始人是日内瓦大学的Gisin教授。而在九州量子的公告中，Gisin是合资公司的首席科学家。
而通过将产、学、研真正实现一体化，中国正在加快步伐构建整个产业链，打通上下游。科大国盾总经理赵勇对第一财经记者表示：“科大国盾负责为九州量子的设备提供上游的研发和产品开发，而九州量子更加注重商业化，以下游为主，研究如何落地和使用。”
不过，量子通信大规模地产业化仍然有不少挑战。目前来看，成本是最大的问题。对此，九州量子总经理曹文钊表示：“要扩大产业化应用，就要使同样的价格发挥更大的作用，这样客户对价值的感知就不一样了，接受度更高。比如购买一套设备，再加一些应用，性价比就提升了。”
