宾夕法尼亚大学的研究人员取得了一项突破性进展，为构建量子互联网奠定了基础。他们成功开发出一种名为“Q-Chip”的量子芯片，该芯片能够将量子信号与现有光纤网络中的经典信号同步传输，并遵循标准互联网协议。这项技术有望彻底改变通信、计算和数据安全的方式。该研究的领导者之一、宾夕法尼亚大学材料科学与工程学及电子与系统工程学教授梁峰强调了这项进展的重要性，他表示，与以往仅限于隔离实验室或专用基础设施的量子通信实验不同，这项新技术将量子信号无缝集成到实际网络中。
Q-Chip的核心在于它能够为每个量子信号附加一个经典的“头部”信息，该信息通过光纤激光脉冲编码，包含了路由和时间信息。互联网路由器可以读取这些头部信息来引导数据，而不会干扰到脆弱的量子信号本身。因此，量子信号和经典信号可以同时、同步地在同一根光纤上传输。梁峰教授形容这项技术是“朝着在现有基础设施上无损传输量子信号迈出的重要一步”。
量子计算机使用量子比特（qubits），它们可以同时处于多种状态，这与经典计算机使用的比特（bits）截然不同。量子比特之间的纠缠特性使得数据在无论多远的距离都能保持连接。然而，量子数据极其敏感且脆弱，一旦被观测就会坍塌，导致信息丢失。传统的互联网路由器是为经典数据包设计的，无法处理量子数据而不破坏其状态。Q-Chip的出现正是解决了这一难题。
研究团队利用Verizon提供的长达一公里的现有光纤线路进行了测试。实验表明，量子信号在环境噪声下的反应与经典信号相似，而经典信号的辅助能够帮助校正受损的信号，确保量子数据的安全传输。这一测试证明了在现有基础设施中传输量子数据的可行性。 Q-Chip采用硅基结构，有望利用当前的制造工艺实现大规模生产。
这项发展被认为是量子互联网未来发展的一个重要里程碑，并为实现本地和都会区量子互联网的初期阶段奠定了基础。 量子互联网的出现预示着一个更安全、更快速的通信新时代，预计到2030年，发达国家将推出商用量子互联网服务。 全球量子互联网市场预计到2030年将达到81亿美元，复合年增长率超过25%，这得益于对安全通信和高速数据传输日益增长的需求。