2026年4月29日 -- 量子互联网。尼尔斯·玻尔研究所的研究人员打破了一项长期存在的障碍，成功利用我们已有的光纤网络传输单光子——这种光子无法被复制或分割，因此是安全的。这为依赖安全量子信息的一系列广泛应用打开了大门。

光纤中的信号损耗

量子点在生成相干单光子方面无与伦比——单光子是光的单个粒子，无法被分割或复制，因此对量子通信而言是安全的。迄今为止，问题在于最好的量子点仅能在约930纳米波长下工作，这远低于始于1260纳米的电信兼容波长。只有这些更长的波长才能用于将携带信息的光子传输到远方，而此前这一直局限于次优平台。

如今，科学家们成功创造了一种新型量子点，它兼具了两种方案的优点。

噪声是量子领域的一切敌人

正如莱昂纳多·米多洛（Leonardo Midolo，以下均为音译）所解释的，从事量子光源研究的人员长期以来一直试图直接在电信波段工作，但在此波长下生成的光子总是充满噪声。他说：“此处的“噪声”意味着你无法生成一个接一个具有相同属性的光子。光子必须完美一致，而在电信波段实现这种量子相干性已被证明极具挑战性。”

克服两大挑战

莱昂纳多·米多洛及其团队一举克服了两大挑战：他们的光子现在既相干又一致，并且直接发射在原始电信波段（约1300纳米）——这正是当今标准光纤网络所使用的波长。这为将光子量子技术与现有通信基础设施连接起来打开了大门。

多年来，研究界流传着一种“公认的事实”：是的，你可以在电信波段制造光子，但它们会很嘈杂且不相干——正如莱昂纳多所指出的，这基本上意味着对量子应用“毫无用处”。该团队的突破直接挑战了这一假设。

这一进展很大程度上依赖于与德国波鸿研究小组的合作，该小组优化了这些超低噪声量子点发射器的生长过程。

“在尼尔斯·玻尔研究所，我们随后利用洁净室中的先进纳米加工技术，将这些材料图案化，制成量子光子电路，”该研究的共同第一作者马库斯·阿尔布雷希特森（Marcus Albrechtsen）补充道。“我们制造纳米芯片，并在低温下用激光探测它们，以确认它们能发射高度相干的单光子。”

额外收获

同样重要的是——可以说是锦上添花——光子集成电路，即微型化复杂光学设置的芯片级光学电路，通常由硅制成。硅是芯片上控制及路由光的最常见、最具成本效益的材料。然而，硅会吸收波长低于1100纳米的大部分光，这使得迄今为止无法将量子点等近红外发射器集成到这些光子芯片中。这意味着，如果你能让光子相干、一致，并在1300纳米下工作，你就可以直接将量子级光源与商用硅光子芯片集成在一起。

接下来会发生什么？

这一成就有效地消除了构建真正大规模量子网络的最大障碍之一。这意味着量子芯片、量子中继器和长距离量子通信现在可以建立在世界现有的光纤基础设施之上。无需非线性频率转换等复杂的变通方法。只需即插即用的量子技术。简而言之：功能性量子互联网的大门现已正式敞开。有了这一平台，构建首个可扩展量子网络的竞赛已经开始。

该成果现已发表在《自然·纳米技术》上。