明亮的光線通過新設計的光纖傳導。圖片來源：卡梅隆·麥克嘉裏/英國巴斯大學

科技日報記者 張夢然

英國巴斯大學物理學家開發出新一代特種光纖，以應對未來量子計算時代出現的數據傳輸挑戰。該成果有望推動大規模量子網路的擴展。研究成果發表在新一期《應用物理快報·量子》上。

量子技術備受期待之處，在於它能以前所未有的計算能力使人們解決複雜的邏輯問題、開發新藥，同時，量子技術還能通過提供牢不可破的加密技術，為人們帶來更安全的通信。然而，由於光纖的實心芯，當今在全球範圍內傳輸資訊的有線網路，並不適合未來的量子通信。

傳統光纖傳輸的光的波長，由石英玻璃的損耗決定。這些波長與光量子技術所需的單光子源、量子比特和有源光學元件的工作波長不相容。因此，研究人員必須開發出與現在不同的支援設備，才能保證其在未來量子網路中發揮作用。

此次，巴斯大學研究人員從光纖技術的角度分析了量子網際網路的相關挑戰，提出了一系列實現穩健、大規模量子網路可擴展性的解決方案，包括用於長距離通信的光纖和允許量子中繼器的特種光纖。新製造的特種光纖與標準電信光纖不同，其具有微結構芯，由沿光纖整個長度分佈的複雜氣穴圖案組成。這些圖案使人們可操縱光纖內部光的特性，創建糾纏光子對，改變光子的顏色，甚至捕獲光纖內部的單個原子。

研究團隊介紹説，特種光纖通過充當糾纏單光子源、量子波長轉換器、低損耗開關或量子記憶體容器，能在節點本身實現量子計算。同時，特種光纖可直接整合到網路中，極大延長了可運作距離。

新型光纖還能生成更多奇特的光量子態，應用於量子計算、精密傳感和資訊加密，這也為未來的量子電腦大規模應用奠定了基礎。

（責任編輯 夏岩）

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