这一转变使我们向量子互联网迈进了重要一步

构建超快速、超安全量子互联网的努力正在稳步前进，科学家们现在已经弄清楚了该网络的一个重要部分如何发挥作用：一个管理数据在用户之间传递方式的集成交换机。

新构建的交换机解决了构建量子互联网的关键障碍之一：信息在传输过程中被扭曲和丢失的方式。这些信息以光子的形式通过光纤网络传输，但有时它们会在传输过程中“丢失”。

通过选择和重定向承载不同数据通道的光波长的系统来调整发送给每个用户的数据量，可编程交换机可以处理不断增加的用户数量，而不会造成额外的光子损失。

（纳文·林加拉朱/普渡大学）

多于：可编程开关可以帮助增加量子网络中的用户数量，而不会增加光子损失。

“我们展示了一种仅使用一台设备（波长选择交换机）即可进行波长路由的方法，原则上可以构建一个包含 12 到 20 个甚至更多用户的网络，”工程师安德鲁·韦纳说来自印第安纳州普渡大学。

“以前的方法需要在物理上互换数十个针对各个波长调整的固定光学滤波器，这使得调整用户之间的连接的能力实际上不可行，并且更有可能发生光子损失。”

每当有新用户想要登录量子网络时，交换机就无需添加这些过滤器，因为交换机负责数据定向，从而降低运营和维护成本并提高效率。

更好的是，该交换机可以根据用户的特定需求调整带宽 - 满足某人流式传输 4K 视频和其他人只是检查电子邮件的量子等价。

如果我们要在未来建立和扩大量子网络，我们需要弄清楚如何分配纠缠，量子物理学的核心概念——粒子在一定距离内彼此密不可分地联系在一起。

“当人们谈论量子互联网时，它的想法是生成两个不同站点之间的远程连接，例如,”工程研究生纳文·林加拉朱 (Navin Lingaraju) 说道，同样来自普渡大学。

“我们的方法改变了不同用户之间共享纠缠光子的速率。这些纠缠光子可以用作在两个不同站点纠缠量子计算机或量子传感器的资源。”

要让这个交换机为实际的量子网络做好准备，还有很多工作要做——它背后的研究人员已经在研究让它同时为更多用户工作的方法——但是就像许多进步一样我们最近看到，这样的研究使我们越来越接近量子通信的最终目标。

量子信息的脆弱性意味着任何量子网络需要进行微调和微妙的平衡，而新的研究最终可能成为实现这一目标的重要组成部分。

研究人员的技术之一——密集波分复用或 DWDM – 已在通信业务中使用，以提高光纤网络的带宽。

我们的想法是，量子互联网可以从我们现有网络借用的技术越多，未来的实施就越容易。

“我们第一次尝试从这些经典通信概念中获得启发，使用类似的设备来指出它对量子网络的潜在优势，”维纳说。

该研究发表于光学的。