賓州大學（University of Pennsylvania）的研究團隊在教授梁峰（Liang Feng）的領導下，為建構量子網際網路（Quantum Internet）邁出了關鍵一步。他們成功開發出一種名為「Q晶片」（Q-Chip）的量子晶片，能夠將量子訊號與現有的光纖網路基礎設施結合，並透過標準網際網路協定進行傳輸。這項突破性進展，預示著一個更安全、更強大的量子通訊時代即將來臨。
傳統的量子通訊實驗常受限於隔離的實驗室環境或專門的基礎設施，但賓州大學團隊研發的Q晶片改變了此一局面。這款晶片能讓量子數據與傳統的古典數據訊號一同在同一條光纖線上傳輸，並遵循標準的網際網路協定（IP）。這意味著，未來量子網路的發展不再需要全新的獨立基礎設施，而是能直接利用現有網路架構，大幅降低建置門檻與成本。
量子電腦的核心是量子位元（qubits），它們能同時處於多種狀態，並透過量子糾纏（entanglement）實現遠距離資訊連結。然而，量子數據極其脆弱，一旦被觀測或干擾，其量子狀態便會崩潰。傳統的網際網路路由器無法處理這種極度敏感的量子數據。Q晶片巧妙地解決了這個問題，它為每個量子訊號附加了一個古典的「標頭」（header），其中包含了路由和時間資訊。網際網路路由器能夠讀取這個標頭來導引數據，而不會干擾到量子訊號本身。這種「量子-古典混合網路」（Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics）的設計，使得量子訊號與古典訊號能夠同步傳輸，且不會造成量子狀態的損壞。
研究團隊利用Verizon提供的長達一公里的現有光纖線路進行了測試。實驗結果顯示，量子訊號在環境干擾下的反應與古典訊號相似，而古典訊號的輔助能夠幫助校正受損的量子訊號，確保數據安全無虞地送達目的地。這項測試不僅證明了在現有基礎設施上傳輸量子數據的可行性，更展現了Q晶片在克服量子訊號脆弱性方面的卓越能力。梁峰教授指出，這項技術是實現量子訊號在現有基礎設施上無損傳輸的重大進展。
Q晶片的矽基結構預計能透過現有的製造流程進行大規模生產，這為量子網際網路的普及奠定了基礎。梁峰教授預計，在未來五到十年內，量子網際網路的早期階段將會聚焦於區域性及都會區的網路建置。潛在的應用包括更安全的通訊、量子電腦之間的互聯，以及用於精確導航和計時的分布式量子感測技術。這項研究成果不僅在科學界引起了廣泛關注，也為我們描繪了一個更具連結性、更安全、更強大的數位未來藍圖。