宾夕法尼亚大学的工程师团队成功通过现实世界中的标准互联网光纤连接实现了量子信号传输。研究人员在《科学》杂志发表论文，通过利用现有互联网系统将量子互联网从理论转化为现实。
量子信号具有众所周知的脆弱性——测量会导致量子纠缠态坍缩，环境噪声过大会使其无法读取。但工程师们成功让量子信号与标准IP信号共享了同一条繁忙的互联网基础设施。这一突破得益于宾大研发的“Q-Chip”硅芯片，该芯片能协调传统信号与量子信号在互联网中的传输。
作为“光子量子-经典混合互联网”（Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics）的缩写，Q-Chip可将标准信号与量子信号捆绑成数据包，通过城市光纤网络成功传输。该芯片具备双向收发功能，可在不测量量子关联信号的情况下自动进行噪声校正。
量子计算与传统计算存在根本性差异。传统计算机使用晶体管、比特和电子进行运算，以0和1表示开闭状态；而量子计算从完全不同的原理出发，通过量子比特利用量子纠缠特性，使其能够同时呈现0、1及其无数种叠加状态。
但量子纠缠操作极为精密：被测量的量子信号会立即丧失量子特性。正如薛定谔思想实验中的猫——在打开盒子观察之前，无法确认与放射性同位素共处密闭空间的猫是死是活；量子粒子也仅在未被观测时能保持叠加态（既非0亦非1），一旦被观测就会失去量子关系坍缩为确定的0或1。这种特性使得量子信号通过互联网传输极具挑战性。
“传统网络通过测量数据来引导传输路径，”该项目博士生罗伯特·布罗伯格接受Phys.org采访时解释，“但对于纯量子网络，这种测量会破坏量子态。”
Q-Chip通过将量子信号与光基标准互联网信号组成列车式组合体破解这一难题：标准信号如同引导路径的火车头，量子信号则像未被测量的货物紧随其后。这种协同机制还能实现噪声校正——收发双方的Q-Chip均知晓标准信号的预期状态，可通过纠错光信号来推导量子信号的校正方案。
论文通讯作者梁峰表示：“我们通过集成芯片在Verizon商用网络管理量子信号，并采用经典互联网相同协议运行，这为更大规模实验和实用化量子互联网迈出了关键一步。”
理论上，Q-Chip系统可在宾大所在地费城的Verizon光纤网络及其他大都会互联网基础设施中运行。要实现城际或更远距离的量子互联网连接，仍需进一步研究远程量子信号中继技术。
随着量子计算不断向实用化领域推进，这项基于现有互联网基础设施传输量子信号的研究具有重大价值。虽然量子技术的未来演进仍存在不确定性，但各国政府和企业正持续竞赛，力争率先实现量子技术的实际应用。
