邁向「量子網路」的重大里程碑，科學家首度實現不同量子點間的資訊傳輸
在量子通訊領域，研究人員最近取得一項重大突破，成功實現了量子資訊在不同量子源之間的傳輸，這標誌著實現實用量子網路的重要一步。這項成就是基於最近在量子光操控和光子儲存方面的創新，使得量子狀態在長距離傳輸中更加可靠。
這次的量子傳送實驗由一個國際研究團隊完成，其中包括帕德博恩大學（Paderborn University）的科學家。研究人員首次成功地將一個量子點產生的單一光子的極化狀態傳輸到另一個位於不同物理位置的量子點。這個過程的成功，顯示出基於半導體量子點的量子光源可能成為未來量子通訊網路的關鍵技術。
在這次實驗中，研究團隊使用一條270米的自由空間光學鏈路來連接兩個系統，並於2025年11月17日在《自然通訊》期刊上發表他們的研究成果。帕德博恩大學的博士生和博士後研究人員花費了近十年的時間進行光學測量以及實驗數據的分析和評估，這一過程中，教授克勞斯·約恩斯（Klaus Jöns）的研究小組與義大利羅馬大學（Sapienza University of Rome）教授里納爾多·特羅塔（Rinaldo Trotta）的團隊密切合作。
約恩斯教授表示：「這次實驗令人印象深刻地展示了基於半導體量子點的量子光源能夠做為未來量子通訊網路的關鍵技術。成功的量子傳送代表著朝著可擴展的量子中繼邁出了重要一步，進而實現量子互聯網的實際應用。」
量子系統的糾纏特性是理解這項工作的關鍵。當多個量子粒子糾纏在一起時，它們的性質相互聯繫，形成一個共享系統，而不是獨立運作。這種量子系統對於安全通訊、高級數據處理和量子計算等技術至關重要。
約恩斯教授指出，這次的成功是基於十年前他和特羅塔教授提出的長期戰略，描述了量子點如何做為糾纏光子對的來源，用於通訊和傳送協議，他補充：「這個結果顯示我們的長期戰略規劃得到了回報。」
這項成就依賴於分布在歐洲多個研究機構的專業知識和設施。實驗中使用的量子點是在約翰·克卜勒林茲大學（Johannes Kepler University Linz）以極高的精度所製造，而光學系統所需的共振腔則由符茲堡大學（University of Würzburg）的研究人員透過奈米製造技術製造。
羅馬大學的科學家負責實際的傳送實驗，並使用了GPS輔助的同步技術以及超快速單光子探測器和穩定系統，以抵消大氣湍流造成的干擾。實驗的傳送狀態保真度達到82 ± 1%，這一數值超過了經典極限十個標準差以上，顯示出量子傳送過程的可靠性。
研究人員表示，下一個目標是展示兩個量子點之間的糾纏交換，這將創造出基於兩個確定性糾纏光子對來源的首個量子中繼。確定性量子來源能夠以高可靠性生產單個光子，這是量子光子學中的一大技術挑戰。
（首圖來源：帕德博恩大學）