量子数据首次一道与“经典数据”在同一光纤连接中束射

By Owen Hughes

 published 33 minutes ago

Communications

科学家们已经通过同一光纤通道传输了量子和传统互联网数据，意味着一个未来的量子互联网理论上可以用现有的基础设施。

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(Image credit: Xuanyu Han via Getty Images)

科学家们已经首次通过一根单光纤成功传输了量子数据和传统数据。

该研究证明以纠缠的光子形式的量子数据和以激光脉冲的传统互联网数据能在同一光缆中共存。

大多数钻进构建一个量子互联网的研究已经集中在需要为量子数据隔开的基础设施或专用通道上来避免来自“经典”数据的干扰。但这种新的“混合”网络可以通过使量子和传统数据能够共享相同的基础设施为更有效的实现量子通信铺平道路。研究人员在7月26日发表在《科学进展》杂志上的一项研究中揭示了他们的发现。

光缆由细玻璃丝或塑料纤维组成携带红外光脉冲数据。这些光纤通过不同的颜色通道传输数据，每个通道对应到一个特定波长的光。

研究人员此前已经证明，量子数据能被通过一根标准光缆传输，但这项新实验标志着量子数据和传统数据首次已经被一起在同一颜色通道中传输。

创建混合网络是一个挑战，因为量子数据往往通过光缆用纠缠的光子传输。

当两个量子比特-量子信息的最基本单位-被以这样一种在它们之间信息被共享方式连接时纠缠发生，无关它们的在时间或空间上的关系。但纠缠是一种极端微妙的能容易被像噪声或来自其他信号的干扰的环境干扰破坏的状态。这包括在一个光纤通道上共享相同波长的任何数据。这被称为“退相干”，破坏这种连接造成量子比特丧失它们的量子态，造成数据丢失。

该研究的合著者、汉诺威莱布尼兹大学光子研究所所长克由思（Michael Kues）在一份声明中说，“为使量子互联网成为一个现实，我们需要经由光纤网络来传输纠缠的光子，我们还要继续用光纤传输传统数据” 。

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为绕过这些挑战，科学家们用了一种叫电光相位调制的技术来精确调整激光脉冲的频率以便它们匹配了纠缠的光子的颜色。这使这两种类型的数据能够在相同的颜色通道中被传输，不用破坏着被纠缠的光子持有的量子信息。

科学家们说，在同一通道中传输量子和传统数据的能力为更多数据释放在光缆中的其他颜色通道。这对做出量子计算的许多应用如超安全通信和量子密码学更实用和可扩展是关键。

克由思说，“我们的研究是一个来将传统互联网与量子互联网结合的重要一步，我们的实验显示混合网络的实际实现是如何成功的” 。

https://www.livescience.com/technology/communications/quantum-data-beamed-alongside-classical-data-in-a-single-fiber-optic-connection-for-the-1st-time