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这项新研究的重点是在统一的网络中实现不同类型的量子比特之间的通信。

罗切斯特理工学院（RIT）和罗切斯特大学的科学家们已经成功地建立了一个实验量子通信网络，使用两根光纤连接他们的校园。

利用罗彻斯特量子网络（RoQNET），科学家们在室温下使用单光子在大约11英里长的光纤电缆上传输信息，并借助光学波长，标志着向安全、可扩展的量子通信迈出了一步。

量子通信网络有望显著提高数据安全性，因为它几乎不可能在没有检测到的情况下克隆或拦截消息。

这些系统依赖于量子比特，可以使用原子、超导体或钻石等材料中的缺陷来创建。然而，对于远距离通信来说，光子 —— 光的单个粒子 —— 是最实用的量子位。

光子与现有的通信线路最兼容，尤其具有吸引力，因为它们可以通过现有的全球光纤基础设施传播。

虽然未来的量子网络可能会使用各种量子比特类型，比如量子点或捕获离子，每种类型都适合特定的计算或传感任务，但光子仍然是与今天的通信线路最兼容的。这项新研究的重点是在一个统一的网络中实现这些不同类型的量子比特之间的通信。

光子传输的突破

凯特格里森工程学院教授斯特凡·普雷布尔在一次新闻发布会上说：“光子以光速运动，它们的波长范围很广，可以与不同类型的量子比特进行通信。”

“我们的重点是分布式量子纠缠，而RoQNET是一个测试平台。”

两个校区的团队结合了他们在光学、量子信息和光子学方面的专业知识，开发了基于光子集成电路的技术，可以支持量子网络。

今天，使用光纤线路进行量子通信通常依赖于笨重且昂贵的超导纳米线单光子探测器（SNSPDs），但研究人员的目标是用更紧凑、可扩展的解决方案来克服这一限制。

“量子粒子可以在宇宙的任何一端，它们仍然是完全、完美地相关的，”维贾伊·孙达拉姆说。

“这些实验是用大型光学设备和大型望远镜完成的。我们正试图把所有这些都放在一个单一的微芯片上，”RIT微系统工程博士生维贾伊·孙达拉姆说，他是这篇论文的主要作者。

构建量子网络的巨大飞跃

尼古拉斯·瓦米瓦卡斯，玛丽·c·威尔逊和约瑟夫·c·威尔逊光学物理学教授，罗切斯特大学的负责人，将该项目描述为构建量子网络的重要一步，以确保通信安全，并使分布式计算和成像的新方法成为可能。

“虽然其他团队已经开发了实验性量子网络，但RoQNET在使用集成量子光子芯片用于量子光产生和基于固态的量子存储节点方面是独一无二的，”她说。

研究人员计划将RoQNET连接到纽约州布鲁克海文国家实验室、石溪大学、空军研究实验室和纽约大学的其他研究设施。

这项研究得到了空军研究实验室的支持。

该研究已发表在《光学量子》杂志上。