科技日?qǐng)?bào)記者 張夢然

美國賓夕法尼亞大學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)成功將量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室?guī)нM(jìn)實(shí)際應(yīng)用世界。他們首次使用當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議（IP），在商業(yè)光纖網(wǎng)絡(luò)上傳輸量子信號(hào)，讓量子通信“說”出當(dāng)代互聯(lián)網(wǎng)的“語言”。這項(xiàng)發(fā)表于最新《科學(xué)》雜志的研究表明，量子信號(hào)可以和日常網(wǎng)絡(luò)流量共享同一基礎(chǔ)設(shè)施，向構(gòu)建未來的量子互聯(lián)網(wǎng)邁出了關(guān)鍵一步。

量子互聯(lián)網(wǎng)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(xié)調(diào)量子信息與經(jīng)典數(shù)據(jù)的傳輸，尤其重要的是，讓量子信號(hào)使用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)所用語言進(jìn)行通信。

團(tuán)隊(duì)首次在商用光纖上證明，這種Q芯片不僅能發(fā)送量子信號(hào)，還能自動(dòng)校正傳輸過程中的噪聲，將量子與經(jīng)典數(shù)據(jù)打包成標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)式數(shù)據(jù)包，并使用與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相同的尋址系統(tǒng)和管理工具進(jìn)行路由。

團(tuán)隊(duì)成員表示，集成芯片可在商業(yè)網(wǎng)絡(luò)上管理量子信號(hào)，并使用與經(jīng)典互聯(lián)網(wǎng)相同的協(xié)議，這意味著向更大規(guī)模實(shí)驗(yàn)和實(shí)用的量子互聯(lián)網(wǎng)邁出了關(guān)鍵一步。

一直以來，量子信號(hào)的擴(kuò)展面臨巨大挑戰(zhàn)，根源在于量子態(tài)的脆弱性。一旦被測量，量子粒子就會(huì)失去其獨(dú)特的疊加和糾纏特性。為解決這一難題，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了Q芯片來協(xié)調(diào)由普通光信號(hào)（經(jīng)典信號(hào)）和量子粒子組成的混合信息流。

團(tuán)隊(duì)解釋說，這一機(jī)制類似于鐵路運(yùn)輸：經(jīng)典信號(hào)如同火車頭，負(fù)責(zé)牽引和導(dǎo)航，而量子信息則如同密封的集裝箱，內(nèi)部狀態(tài)不可觀測，但能被安全送達(dá)目的地。

由于經(jīng)典信號(hào)的頭部信息可以被測量，整個(gè)系統(tǒng)得以遵循現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)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(dǎo)體工藝制造，具備大規(guī)模生產(chǎn)潛力，為技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。目前這一網(wǎng)絡(luò)僅連接了兩棟建筑，包含一臺(tái)服務(wù)器和一個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用約一公里的光纖。如果要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，只需制造更多芯片，將其接入城市現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)即可。

總編輯圈點(diǎn)

這是量子互聯(lián)網(wǎng)實(shí)質(zhì)上的突破！其核心價(jià)值不僅在于技術(shù)實(shí)現(xiàn)，更在于為量子互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)用化指明了可行路徑。可以說，這種“Q芯片”正在打破量子通信與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)之間的壁壘。其兼容性，降低了未來量子網(wǎng)絡(luò)部署的成本與復(fù)雜度，避免了重建全新網(wǎng)絡(luò)的高昂投入。一旦技術(shù)成熟，基于此架構(gòu)的量子加密通信，將為金融、國防、醫(yī)療等對(duì)數(shù)據(jù)安全要求極高的領(lǐng)域帶來堅(jiān)不可摧的保障。這不僅是量子通信領(lǐng)域的重大飛躍，更是推動(dòng)整個(gè)信息社會(huì)邁向量子時(shí)代的關(guān)鍵一步。