为了攻克这一技术瓶颈，研究团队别出心裁地提出了“列车式”传输策略。他们巧妙地将量子信号“捆绑”在常规光信号之上进行传输。在此过程中，经典信号如同牵引着整列列车的“引擎”，肩负着路径的选择与精确导航的重任；而量子信号则扮演着“车厢”的角色，携带信息稳步前行，并且在整个传输过程中，其脆弱的量子态始终保持着“未被测量”的原始状态。
得益于经典信号的头部信息允许被测量，整个系统得以遵循现有的互联网协议，实现了与当前互联网架构的无缝兼容。这种精妙的设计使得量子信息能够自然地融入我们熟悉且庞大的IP框架之中，从而与经典互联网展开“对话”。
然而，真实环境中的应用挑战，远非实验室条件下可比。温度的昼夜变化、车辆经过时地面的震动，甚至是潜在的地震活动，都可能对光纤中的信号传输造成干扰。为此，研究团队创新性地开发了一套纠错机制。通过精确监测经典信号所遭受的干扰，系统能够反向推算出量子信号需要进行的补偿，从而抵消环境带来的不利影响。
实际测试结果令人鼓舞：该系统的量子信号传输保真度稳定在97%以上，成功克服了实验室外部的噪声和不稳定的因素。更重要的是，由于Q芯片采用了成本效益显著的硅基材料，并依托成熟的半导体工艺进行制造，其具备了大规模生产的巨大潜力，为这项革命性技术的广泛应用奠定了坚实的现实基础。
尽管目前的网络连接仅限于两栋建筑、一台服务器和一个节点，以及约一公里的光纤，研究人员对此充满信心。他们表示，要进一步扩展网络规模，只需批量制造更多Q芯片，并将它们接入城市现有的庞大光纤网络即可。
这项开创性的研究，由宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院倾力完成，并获得了戈登与贝蒂·摩尔基金会、美国海军研究办公室、美国国家科学基金会等权威机构的大力资助。研究人员将此次突破的历史意义，比作上世纪90年代互联网初露锋芒之时，当时各大学开始连接网络，拉开了数字化浪潮的大幕。
量子通信的根基在于量子纠缠原理——粒子之间存在着令人惊叹的强相关性，操纵其中一个粒子，会瞬时影响到另一个。利用这一奇特性质，量子计算机有望实现互联互通与资源共享，从而在高效药物研发、新材料设计等领域带来颠覆性突破，其计算能力甚至可能超越现有的超级计算机。
尽管取得了令人振奋的进步，但要将量子网络扩展至都市圈之外，依然面临一个严峻的障碍：目前尚无法在不破坏纠缠状态的前提下，有效放大量子信号。实现量子信号在长距离上的可靠重复传输，仍然是构建城市间乃至更远距离量子互联网连接的必要前提。
项目的博士生罗伯特·布罗伯格先生曾解释道：“常规网络能够通过测量数据来引导其抵达最终目的地，但纯量子网络无法如此操作，因为对量子粒子的任何测量都会直接破坏其宝贵的量子态。”
为此，团队研发的Q芯片，正是为了协调由普通光信号和脆弱量子粒子组成的混合信息流而生。这种机制堪比高效的铁路运输：经典信号如同强大的火车头，负责牵引和精密的导航；而量子信息则如同被严密封装的集装箱，其内部状态不可被直接观测，却能被安全可靠地送达目的地。
研究人员在商用光纤上首次证明，这款Q芯片不仅能够成功发送量子信号，还能自动校正传输过程中的噪声干扰。更重要的是，它能够将量子与经典数据打包成标准的互联网式数据包，并利用与现有网络相同的寻址系统和管理工具进行路由。
这项技术的深远价值在于，它为量子互联网的实际应用描绘了一条清晰可行的路径。其卓越的兼容性极大地降低了未来量子网络部署的成本和技术复杂度，有效避免了重建全新网络基础设施所带来的高昂投入。一旦这项技术走向成熟，基于此架构的量子加密通信，必将为金融、国防、医疗等对数据安全有着极致要求的领域，提供前所未有的强大保障。"返回搜狐，查看更多