面对未来的数据传输挑战，特种光纤适用于量子技术的应用

光线通过新设计的光纤传递。图片来源:卡梅隆·麦克嘉里/英国巴斯大学

科技日报记者 张梦然

为了应对未来量子计算时代的数据传输挑战，英国巴斯大学物理学家开发了新一代特种光纤。这一结果有望促进大规模量子网络的扩展。这一结果有望促进大规模量子网络的扩展。在新一期的《应用物理快报·量子》中发表了研究结果。

量子技术之所以受到期待，是因为它可以解决复杂的逻辑问题，开发出前所未有的计算能力新药。同时，量子技术还可以通过提供牢不可破的加密技术，为人们带来更安全的通信。但是，由于光纤的实心芯，今天在全球范围内传输信息的有线网络，并不适合未来的量子通信。

由石英玻璃的损耗决定了传统光纤传输光的波长。光量子技术所需的这些波长与单光子源、量子比特和有源光学元件的工作波长不相容。所以，为了确保它在未来的量子网络中发挥作用，研究者必须开发不同于现在的支持设备。

这一次，巴斯大学的研究人员从光纤技术的角度分析了量子互联网的相关挑战，提出了包括长距离通信光纤和允许量子中继器的特殊光纤在内的一系列稳定大规模量子网络可扩展性的解决方案。与标准电信光纤不同，新制造的特种光纤具有微结构芯，由复杂的气穴图案组成，沿着光纤的整个长度分布。这几种图案使人们能够操纵光纤内部光的特性，创造纠缠光子对，改变光子的颜色，甚至捕捉光纤内部的单个原子。

研究小组表示，特种光纤可以在节点本身实现量子计算，作为纠缠单光子源、量子波长转换器、低损耗开关或量子存储容器。与此同时，特殊光纤可以直接集成到网络中，大大延长了运行距离。

新型光纤还可以生成更多奇特的光量子态，用于量子计算、精密传感和信息加密，这也为量子计算机未来的大规模应用奠定了基础。