美國賓夕法尼亞大學工程師團隊成功將量子網(wǎng)絡技術從實驗室?guī)нM實際應用世界。他們首次使用當今互聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議（IP），在商業(yè)光纖網(wǎng)絡上傳輸量子信號，讓量子通信“說”出當代互聯(lián)網(wǎng)的“語言”。這項發(fā)表于最新《科學》雜志的研究表明，量子信號可以和日常網(wǎng)絡流量共享同一基礎設施，向構建未來的量子互聯(lián)網(wǎng)邁出了關鍵一步。

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)調量子信息與經典數(shù)據(jù)的傳輸，尤其重要的是，讓量子信號使用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)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(fā)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(shù)據(jù)打包成標準的互聯(lián)網(wǎng)式數(shù)據(jù)包，并使用與現(xiàn)有網(wǎng)絡相同的尋址系統(tǒng)和管理工具進行路由。

團隊成員表示，集成芯片可在商業(yè)網(wǎng)絡上管理量子信號，并使用與經典互聯(lián)網(wǎng)相同的協(xié)議，這意味著向更大規(guī)模實驗和實用的量子互聯(lián)網(wǎng)邁出了關鍵一步。

一直以來，量子信號的擴展面臨巨大挑戰(zhàn)，根源在于量子態(tài)的脆弱性。一旦被測量，量子粒子就會失去其獨特的疊加和糾纏特性。為解決這一難題，團隊開發(fā)了Q芯片來協(xié)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(tài)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(tǒng)得以遵循現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)與當前互聯(lián)網(wǎng)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(guī)模生產潛力，為技術的廣泛應用提供了現(xiàn)實基礎。目前這一網(wǎng)絡僅連接了兩棟建筑，包含一臺服務器和一個節(jié)點，使用約一公里的光纖。如果要擴展網(wǎng)絡，只需制造更多芯片，將其接入城市現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡即可。

這是量子互聯(lián)網(wǎng)實質上的突破！其核心價值不僅在于技術實現(xiàn)，更在于為量子互聯(lián)網(wǎng)的實用化指明了可行路徑?？梢哉f，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)絡部署的成本與復雜度，避免了重建全新網(wǎng)絡的高昂投入。一旦技術成熟，基于此架構的量子加密通信，將為金融、國防、醫(yī)療等對數(shù)據(jù)安全要求極高的領域帶來堅不可摧的保障。這不僅是量子通信領域的重大飛躍，更是推動整個信息社會邁向量子時代的關鍵一步。