英国巴斯大学物理学家开发出新一代特种光纤，以应对未来量子计算时代预计出现的数据传输挑战。

量子技术有望提供无与伦比的计算能力，使我们能够解决复杂的逻辑问题、开发新药并为安全通信提供牢不可破的加密技术。然而，由于光纤的实心芯，当今用于在全球范围内传输信息的有线网络可能不适合量子通信。

与普通光纤不同，巴斯大学制造的特种光纤具有微结构芯，由沿光纤整个长度延伸的复杂气穴图案组成。

“当今电信网络的主力是传统光纤，它传输的光的波长完全由石英玻璃的损耗决定。然而，这些波长与光量子技术所需的单光子源、量子比特和有源光学元件的工作波长不兼容，”巴斯大学物理系的KristinaRusimova博士说。

鲁西莫娃博士和她的同事在《应用物理快报量子》上发表的一篇学术论文中描述了巴斯大学制造的最先进的光纤，以及新兴量子计算领域的其他近期和未来发展。

该论文的主要作者鲁西莫娃博士补充道：“光纤设计和制造是巴斯大学物理系研究的前沿，我们为量子计算机开发的光纤为未来的数据传输需求奠定了基础。”

量子纠缠

光是一种很有前途的量子计算媒介。光的单个粒子被称为光子，它们拥有一些独特的量子特性，可被量子技术所利用。

量子纠缠就是一个例子，两个相距很远的光子不仅彼此拥有信息，还能即时影响彼此的属性。与传统计算机的二进制位(一或零)不同，纠缠光子对实际上可以同时以一和零的形式存在，从而释放出巨大的计算能力。

卡梅伦·麦加里博士曾是巴斯大学的物理学家，也是该论文的第一作者，他说：“量子互联网是实现这种新兴量子技术的广阔前景的重要组成部分。

“与现有的互联网非常相似，量子互联网将依靠光纤在节点之间传递信息。这些光纤可能与目前使用的光纤非常不同，需要不同的支持技术才能发挥作用。”

研究人员从光纤技术的角度讨论了量子互联网所面临的挑战，并提出了一系列实现稳健、大规模量子网络可扩展性的潜在解决方案。

这包括用于长距离通信的光纤和允许量子中继器的特种光纤，它们直接集成到网络中，以延长该技术可以运行的距离。

超越连接节点

他们还描述了特种光纤如何超越连接网络节点的功能，通过充当纠缠单光子源、量子波长转换器、低损耗开关或量子存储器容器，在节点本身实现量子计算。

麦加里博士表示：“与标准用于电信的光纤不同，巴斯常规制造的特种光纤具有微结构芯，由沿光纤整个长度延伸的复杂气穴图案组成。

“这些气穴的图案使得研究人员可以操纵光纤内部光的特性，创造纠缠的光子对，改变光子的颜色，甚至捕获光纤内部的单个原子。”

物理系博士后研究员KerrianneHarrington博士说：“世界各地的研究人员正在以业界感兴趣的方式快速而令人振奋地提高微结构光纤的功能。”

“我们的观点描述了这些新型光纤令人兴奋的进展以及它们如何有益于未来的量子技术。”

巴斯大学EPSRC量子职业加速研究员亚历克斯戴维斯博士补充道：“光纤能够紧密限制光并将其传输到很远的距离，这使得它们非常有用。

“除了产生纠缠光子之外，这还使我们能够生成更多奇特的光量子态，应用于量子计算、精密传感和坚不可摧的信息加密。”

量子优势(即量子设备比传统计算机更高效地执行任务的能力)尚未得到最终证实。本文中指出的技术挑战可能会开辟量子研究的新途径，并使我们更接近实现这一重要里程碑。巴斯大学制造的光纤有望为未来的量子计算机奠定基础。

巴斯大学的研究团队还包括高级讲师彼得·莫斯利博士。

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