西北大學的研究人員在傳輸 400 Gbps C 波段經典流量的 30.2 公里光纖上成功實現了量子狀態傳輸。量子網絡和傳統網絡在同一光纖中運行的能力將有助於量子網絡技術的大規模部署。
托馬斯等人。展示了通過 30.2 公里長的光纖進行量子態隱形傳輸，該光纖填充了高功率 400 Gbps 的傳統數據流量；通過採用各種方法來抑制 SpRS 噪聲，隱形傳態保真度得到了很好的保持，同時提高了經典功率，能夠傳輸許多 Tbps 的聚合數據速率。圖片來源：托馬斯等人.，兩個：10.1364/OPTICA.540362。
作為互聯網基礎的光纖基礎設施和電信技術已被尋求開發能夠實現量子增強密碼學、傳感和網絡量子計算等應用的量子網絡的研究人員廣泛採用。
然而，由於現有的光纖基礎設施大部分都是傳統的電信流量，並且由於租賃或安裝新光纖的經濟成本，量子網絡能否大規模實現將取決於在同一根光纖中傳播量子信號與高功率經典信號的能力。
“在光通信中，所有信號都會轉換為光，”西北大學的普雷姆·庫馬爾教授說。
“雖然經典通信的傳統信號通常包含數百萬個光粒子，但量子信息使用單個光子。”
庫馬爾教授和同事找到了一種方法來幫助精緻的光子避開繁忙的交通。
“這非常令人興奮，因為沒有人認為這是可能的，”庫馬爾教授說。
“我們的工作展示了一條通往共享統一光纖基礎設施的下一代量子和經典網絡的道路。”
“基本上，它打開了將量子通信推向新水平的大門。”
在對光在光纜內如何散射進行深入研究後，研究人員發現了一種不太擁擠的光波長來放置光子。
然後，他們添加了特殊的過濾器來減少常規互聯網流量的噪音。
庫馬爾教授說：“我們仔細研究了光是如何散射的，並將我們的光子放置在散射機制最小化的司法點上。”
“我們發現我們可以在不受同時存在的經典通道干擾的情況下進行量子通信。”
為了測試新方法，科學家們架起了一根 30.2 公里長的光纖電纜，兩端都有一個光子。
然後，他們同時通過它發送量子信息和常規互聯網流量。
最後，他們通過在中點進行量子測量來測量接收端量子信息的質量，同時執行隱形傳態協議。
他們發現，即使互聯網流量繁忙，量子信息也能成功傳輸。
接下來，作者計劃將實驗擴展到更長的距離。
他們還計劃使用兩對糾纏光子來演示糾纏交換，這是分佈式量子應用的另一個重要里程碑。
最後，他們正在探索在現實世界的地下光纜而不是實驗室的線軸上進行實驗的可能性。
庫馬爾教授說：“量子隱形傳態能夠在地理上遙遠的節點之間安全地提供量子連接。”
“但許多人長期以來一直認為沒有人會建造專門的基礎設施來發送光粒子。”
“如果我們正確選擇波長，我們就不必建造新的基礎設施。經典通信和量子通信可以共存。”
團隊的紙本月發表在雜誌上光學的。
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喬丹·托馬斯等人。 2024年。量子隱形傳態與光纖中的經典通信共存。光學的11（12）：1700-1707；二：10.1364/OPTICA.540362
本文改編自西北大學原始版本。
