西北大学的研究人员在传输 400 Gbps C 波段经典流量的 30.2 公里光纤上成功实现了量子状态传输。量子网络和传统网络在同一光纤中运行的能力将有助于量子网络技术的大规模部署。
托马斯等人。展示了通过 30.2 公里长的光纤进行量子态隐形传输，该光纤填充了高功率 400 Gbps 的传统数据流量；通过采用各种方法来抑制 SpRS 噪声，隐形传态保真度得到了很好的保持，同时提高了经典功率，能够传输许多 Tbps 的聚合数据速率。图片来源：托马斯等人.，两个：10.1364/OPTICA.540362。
作为互联网基础的光纤基础设施和电信技术已被寻求开发能够实现量子增强密码学、传感和网络量子计算等应用的量子网络的研究人员广泛采用。
然而，由于现有的光纤基础设施大部分都是传统的电信流量，并且由于租赁或安装新光纤的经济成本，量子网络能否大规模实现将取决于在同一根光纤中传播量子信号与高功率经典信号的能力。
“在光通信中，所有信号都会转换为光，”西北大学的普雷姆·库马尔教授说。
“虽然经典通信的传统信号通常包含数百万个光粒子，但量子信息使用单个光子。”
库马尔教授和同事找到了一种方法来帮助精致的光子避开繁忙的交通。
“这非常令人兴奋，因为没有人认为这是可能的，”库马尔教授说。
“我们的工作展示了一条通往共享统一光纤基础设施的下一代量子和经典网络的道路。”
“基本上，它打开了将量子通信推向新水平的大门。”
在对光在光缆内如何散射进行深入研究后，研究人员发现了一种不太拥挤的光波长来放置光子。
然后，他们添加了特殊的过滤器来减少常规互联网流量的噪音。
库马尔教授说：“我们仔细研究了光是如何散射的，并将我们的光子放置在散射机制最小化的司法点上。”
“我们发现我们可以在不受同时存在的经典通道干扰的情况下进行量子通信。”
为了测试新方法，科学家们架起了一根 30.2 公里长的光纤电缆，两端都有一个光子。
然后，他们同时通过它发送量子信息和常规互联网流量。
最后，他们通过在中点进行量子测量来测量接收端量子信息的质量，同时执行隐形传态协议。
他们发现，即使互联网流量繁忙，量子信息也能成功传输。
接下来，作者计划将实验扩展到更长的距离。
他们还计划使用两对纠缠光子来演示纠缠交换，这是分布式量子应用的另一个重要里程碑。
最后，他们正在探索在现实世界的地下光缆而不是实验室的线轴上进行实验的可能性。
库马尔教授说：“量子隐形传态能够在地理上遥远的节点之间安全地提供量子连接。”
“但许多人长期以来一直认为没有人会建造专门的基础设施来发送光粒子。”
“如果我们正确选择波长，我们就不必建造新的基础设施。经典通信和量子通信可以共存。”
团队的纸本月发表在杂志上光学的.
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乔丹·托马斯等人。 2024年。量子隐形传态与光纤中的经典通信共存。光学的11（12）：1700-1707；二：10.1364/OPTICA.540362
本文改编自西北大学原始版本。
