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(jīng)承載互聯(lián)網(wǎng)流量的光纖電纜上，實現(xiàn)了量子瞬間傳輸。這一成果不僅為量子通信與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡和經(jīng)典網(wǎng)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(fā)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(tài)下，無論相隔多遠都能保持關聯(lián)。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(tài)交換來實現(xiàn)。

在光通信領域，傳統(tǒng)的經(jīng)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(tài)，另一個與之糾纏，量子態(tài)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(xiàn)了量子狀態(tài)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(jīng)典通信的電纜中的實現(xiàn)持懷疑態(tài)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(chuàng)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(xiàn)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(lián)網(wǎng)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(jīng)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(lián)網(wǎng)流量。實驗結果顯示，即便在互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡環(huán)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(jīng)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(xiàn)量子瞬間傳輸?shù)难芯繄F隊。這種無需直接傳輸?shù)姆绞綖楦冗M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(jīng)在《光學》雜志上發(fā)表，為量子通信技術的發(fā)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。