美國賓夕法尼亞大學工程師團隊成功將量子網絡技術從實驗室帶進實際應用世界。他們首次使用當今互聯網的通信協議（IP），在商業光纖網絡上傳輸量子信號，讓量子通信“說”出當代互聯網的“語言”。這項發表于最新《科學》雜志的研究表明，量子信號可以和日常網絡流量共享同一基礎設施，向構建未來的量子互聯網邁出了關鍵一步。
量子互聯網示意圖。圖片由AI生成
此次核心成果是一種微型“Q芯片”，它能夠協調量子信息與經典數據的傳輸，尤其重要的是，讓量子信號使用現代互聯網所用語言進行通信。
團隊首次在商用光纖上證明，這種Q芯片不僅能發送量子信號，還能自動校正傳輸過程中的噪聲，將量子與經典數據打包成標準的互聯網式數據包，并使用與現有網絡相同的尋址系統和管理工具進行路由。
團隊成員表示，集成芯片可在商業網絡上管理量子信號，并使用與經典互聯網相同的協議，這意味著向更大規模實驗和實用的量子互聯網邁出了關鍵一步。
一直以來，量子信號的擴展面臨巨大挑戰，根源在于量子態的脆弱性。一旦被測量，量子粒子就會失去其獨特的疊加和糾纏特性。為解決這一難題，團隊開發了Q芯片來協調由普通光信號（經典信號）和量子粒子組成的混合信息流。
團隊解釋說，這一機制類似于鐵路運輸：經典信號如同火車頭，負責牽引和導航，而量子信息則如同密封的集裝箱，內部狀態不可觀測，但能被安全送達目的地。
由于經典信號的頭部信息可以被測量，整個系統得以遵循現有的互聯網協議，實現與當前互聯網架構的無縫兼容。
此外，由于Q芯片采用硅基材料并基于成熟的半導體工藝制造，具備大規模生產潛力，為技術的廣泛應用提供了現實基礎。目前這一網絡僅連接了兩棟建筑，包含一臺服務器和一個節點，使用約一公里的光纖。如果要擴展網絡，只需制造更多芯片，將其接入城市現有的光纖網絡即可。
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