纽约大学科学家与合作者利用城市光纤网络迈向量子互联网
2026年4月21日——自互联网诞生之日起,黑客攻击就如影随形。数十年来,科学家们一直在构想另一种网络形态:这种网络依托物理法则使窃听行为在物理层面上无法实现,而不仅仅是技术难度上的提升。
他们将这一梦想称为量子互联网。
纽约大学研究团队与布鲁克林量子初创公司Qunnect及思科合作取得重要突破,首次证明量子纠缠信号可通过已部署的电信光纤在多节点间传递。量子网络通过光量子粒子传输信息,任何窃听企图都会扰动粒子并暴露入侵痕迹——这种基于量子物理的特性使其安全性远超经典物理构建的传统互联网。
实现量子互联网愿景的核心技术是“纠缠交换”,该技术能让从未接触的粒子建立纠缠态,将短距离链路编织成大规模网络。这一环节长期制约着领域发展。
“我们的工作证明,量子设备可以通过城市现有基础设施互联,不再局限于实验室环境。”纽约大学量子信息物理中心主任贾瓦德·沙巴尼指导的博士生泰勒·考恩表示。考恩负责搭建了实验中的纠缠源装置,其团队成果已发表于今年三月美国物理学会年会。
该实验延续了2023年纽约大学与Qunnect在布鲁克林与曼哈顿商用光纤上传输量子信号的突破。本次研究新增第三节点并实现纠缠交换,初步构建出网络雏形。
概念验证实验采用星型拓扑:Qunnect布鲁克林海军造船厂的两个节点通过曼哈顿哈德逊街60号QTD数据中心(作为核心枢纽)相连。外层节点配置较简单,核心枢纽则配备低温探测器等复杂设备。
纽约大学在系统设计、节点部署及全城纠缠质量验证方面发挥关键作用。Qunnect提供量子硬件方案,其Carina量子网络系统包含纠缠源和光子稳定装置(补偿光纤传输中的温漂与振动干扰)。该公司CEO诺埃尔·戈达德系纽约大学坦登工程学院校友,与沙巴尼实验室保持密切合作。
思科开发的协调软件成功将三地同步为可运作网络。这是首次在城市尺度光纤上实现偏振纠缠交换,系统每秒完成1.5次交换事件,同时保持量子网络所需的相关性。
虽然距实用化量子互联网尚有距离,但实验解决了该领域核心挑战:如何在现实基础设施上可靠连接独立量子设备。光纤传输中的光子损耗和环境噪声会破坏脆弱量子态,团队证明这些影响在大都市尺度的网络中可控。
该设计具备扩展性——仅核心枢纽需低温设备,新增节点无需同等复杂度配置,这为城市级或数据中心规模网络奠定基础。纽约大学已建立曼哈顿量子测试网,正扩展至布鲁克林校区等区域,去年成立的量子研究院专注推动此类技术落地。
近期最具实用价值的是量子密钥分发技术(可传递无法被无痕截获的加密密钥),远期目标则包括连接量子计算机或实现新型传感。沙巴尼认为纽约是理想试验场:“曼哈顿半径五六英里内聚集数百家金融机构,这种基础设施与用户的密度可能使其成为量子互联网的先行区。当前布局至关重要,这项重大投资或将在未来十年显现回报。”


