近日，美國西北大學傳來了一項引人矚目的科技突破。該校的工程師們成功地在一條已經承載互聯網流量的光纖電纜上，實現了量子瞬間傳輸。這一成果不僅為量子通信與現有互聯網基礎設施的融合開辟了新途徑，更預示著量子計算和先進傳感技術的基礎設施建設將迎來重大簡化。
在這項研究中，西北大學的普雷姆·庫馬爾教授擔任了領導角色。他表示：“我們的研究證明了量子網絡和經典網絡可以共享同一光纖基礎設施，這無疑為量子通信的未來發展奠定了堅實基礎。”
量子瞬間傳輸是一種革命性的遠程信息共享方式，其速度僅受光速限制，且具備極高的安全性。這一技術的核心在于量子糾纏，即兩個粒子在糾纏狀態下，無論相隔多遠都能保持關聯。信息的傳遞并非依賴于粒子的物理移動，而是通過糾纏粒子之間的狀態交換來實現。
在光通信領域，傳統的經典通信信號由大量光子構成，而量子通信則僅使用單個光子。庫馬爾實驗室的博士候選人喬丹·托馬斯解釋道：“通過對兩個光子進行破壞性測量，其中一個攜帶量子態，另一個與之糾纏，量子態就能被轉移到遠處的光子上。這一過程無需實際傳輸光子本身，而是實現了量子狀態的遠距離傳遞。”
然而，在庫馬爾教授之前的研究中，科學家們曾對量子瞬間傳輸在承載經典通信的電纜中的實現持懷疑態度。糾纏光子可能會受到其他大量光子的干擾，導致信號混亂。但庫馬爾團隊找到了一種創新方法，使這些微弱的光子能夠避開繁忙的流量。
他們深入研究了光在光纖中的散射現象，并找到了一個合適的波長來傳輸光子。團隊還加入了特殊的濾波器，以減少互聯網流量帶來的噪音干擾。“我們精心設計了光的散射機制，將光子放置在一個散射效應最小的位置。”庫馬爾教授說道，“這樣，我們就可以在不受經典信道干擾的情況下進行量子通信了。”
為了驗證這一新方法的有效性，庫馬爾和團隊在一條長達30公里的光纖中分別放置了兩個光子，并通過這條電纜同時傳輸了量子信息和高速互聯網流量。實驗結果顯示，即便在互聯網流量繁忙的情況下，量子信息仍然能夠成功傳輸。這一成果標志著量子瞬間傳輸在真實網絡環境中的可行性得到了驗證。
托馬斯表示：“雖然許多團隊都在研究量子和經典通信的共存問題，但我們是首個在這種新場景下成功實現量子瞬間傳輸的研究團隊。這種無需直接傳輸的方式為更先進的量子應用打開了大門，未來我們甚至無需為量子通信鋪設專用的光纖。”
這項研究成果已經在《光學》雜志上發表，為量子通信技術的發展注入了新的活力。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，量子通信有望在未來成為信息時代的重要支柱。
