集成光子学驱动的经典决策型量子互联网架构

【字体: 时间:2025年08月31日 来源:SCIENCE 45.8

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  量子网络发展面临传统光纤基础设施兼容性挑战。来自中国的张等人团队创新性地提出经典决策型量子互联网架构,通过混合网络协议实现经典信号引导纠缠分发,在商用光纤网络中动态路由高保真量子纠缠态。该研究突破经典与量子系统正交性限制,为构建可扩展量子互联网提供实用化路径。

  

传统认知中经典技术与量子技术如同平行世界:前者确定如机械钟表,后者概率似量子骰子。这种割裂严重阻碍量子互联网发展,尤其在全球光纤网络已建成百万公里的今天。最新研究突破性提出"经典决策-量子传输"(classical-decisive quantum)架构,像交通指挥系统般,让经典光子(header)为量子纠缠态(payload)规划最优路径。

研究团队巧妙运用集成光子芯片(integrated photonics),实现经典光信号与量子态的亚纳秒级同步。这种时空锁相技术,使得商用光纤中穿梭的量子态如同搭乘"量子高铁",既能根据经典信号实时变轨(routing),又保持>99%的保真度(fidelity)。更精妙的是,系统仅通过读取经典信号就能完成量子误差实时校正,避免了对脆弱量子态的直接测量。

该架构在已部署的城域光纤网中验证了动态组网能力,单次实验即实现8个节点的纠缠分发。这种"旧瓶装新酒"的策略,使得现有互联网基础设施可平滑升级为量子互联网,如同在4G基站上直接部署5G协议栈。研究团队特别指出,其经典决策机制完全兼容TCP/IP协议栈,这为量子互联网与经典互联网的共生演进提供了关键技术支撑。

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