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近日，賓夕法尼亞大學的研究團隊在量子通信領域取得重大突破，相關成果發表于國際頂級學術期刊《科學》雜志。該團隊首次利用商用光纖網絡和標準互聯網IP協議，成功實現了量子信號的穩定傳輸，為構建實用化量子互聯網邁出了關鍵一步。
實驗在Verizon公司園區內完成，研究團隊通過一公里長的商用光纖連接兩棟建筑，構建了完整的量子網絡節點。測試過程中，系統全程運行穩定，量子信號傳輸保真度超過97%，展現了極高的可靠性和效率。這一成果表明，量子通信技術已具備依托現有基礎設施部署的可行性。
突破的核心在于團隊研發的緊湊型"Q芯片"。該芯片能夠同時處理量子信息與經典信號，與現有網絡協議完全兼容，并具備自動糾錯功能。研究團隊成員張亦馳博士形象地比喻："經典信號像火車頭引導方向，量子信息則安全地存放在車廂中，通過監測火車頭即可規劃路線，而不會干擾車廂內的量子態。"
量子通信的基礎是"量子糾纏"現象——兩個關聯粒子的狀態會瞬間同步變化。利用這一特性，未來量子計算機可實現資源共享，在藥物研發、新材料設計等領域展現遠超傳統超級計算機的能力。然而，量子態的脆弱性長期制約著技術發展，任何環境干擾都可能導致信息丟失。
研究團隊創新性地將經典信號干擾模式應用于量子糾錯。由于經典信號與量子信號受環境影響的機制相似，通過分析經典信號的變化即可推斷量子態的偏差，并實施修正而不破壞其量子特性。這種"借道糾錯"的方法，有效解決了真實環境中溫度波動、機械振動等干擾問題。
目前實驗網絡包含一臺服務器和一個節點，通過一公里光纖連接。但研究人員指出，通過大規模生產硅基Q芯片并接入現有光纖網絡，系統可快速擴展。馮良教授強調："這項技術使量子互聯網從實驗室走向實用化成為可能，就像20世紀90年代互聯網連接高校那樣，將引發顛覆性變革。"
盡管實現城市級量子網絡仍面臨挑戰——當前技術尚無法在不破壞糾纏態的情況下放大量子信號，但此次突破已證明量子通信與經典互聯網融合的可行性。該研究得到戈登與貝蒂·摩爾基金會、美國海軍研究辦公室等機構資助，標志著量子技術從理論探索向工程應用的重大轉型。
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