如果到达你家的光纤突然变成“量子互联网”的骨干怎么办？丹麦研究小组宣布的成果打破了 20 年来的障碍，让未来离我们更近了。
丹麦尼尔斯·玻尔研究所的一组研究人员成功通过现有光纤网络传输单个光子，打破了量子通信的长期障碍。
以前的量子点只能在 930 nm 左右的波长下工作，而在 1,260 nm 以上的波长下光子相干性就会丧失，而这与通信标准兼容。 Leonardo Midlo及其团队与德国波鸿的一个研究小组合作，开发了一种新型量子点，该量子点由约3万个原子组成，高度约5.2纳米，宽度约20纳米，并成功在1300纳米左右的通信波段直接发射相干且相同的单光子。这项研究的共同主要作者 Markus Albrechtsen 的结果发表在《自然纳米技术》杂志上。
【编辑部评论】
“量子互联网的大门已经打开。”这句话已经说了十多年了。此公告的特殊意义在于，门至今已被关闭的“物理原因”本身重点是我们已经删除了 .该论文于2026年4月27日发表在《自然·纳米技术》上，就在几天前。
到目前为止，量子点发射的单光子质量最高，但波长固定在 930 nm 左右。然而，世界各地串接的光纤被设计为在 1310nm（O 波段）和 1550nm（C 波段）具有最低损耗。换句话说最好的量子光源在传输损耗最严重的波长下发光这是近20年来的结构性矛盾。
研究团队并没有通过变频器等“翻译装置”来规避这一矛盾，而是自己开发了量子点，可以相干我们通过正面突破、让它发光来解决这个问题。相干性是指每个发射的光子完全相同的特性，是量子纠缠分布和量子隐形传态等应用的绝对先决条件。
论文中列出的性能数据也值得注意。光子线宽仅比理论极限（傅立叶极限）宽8%我们在80MHz π脉冲激发下实现了41.7MHz的光子发射率。这也是利用定量数据推翻了量子点在通信波长带内无法正常移动的传统观念的结果。
还值得注意的是，这项研究是在德国波鸿鲁尔大学、瑞士巴塞尔大学和丹麦一家量子初创公司进行的。麻雀量子 ApS重点是，这是一项由 4 个中心进行的国际联合研究。共同主要作者是尼尔斯玻尔研究所的 Markus Albrechtsen 和波鸿鲁尔大学的 Severin Kruger。双方建立了分工，波鸿一侧负责生长超低噪声量子点晶体，哥本哈根一侧负责通过纳米加工组装量子光子电路。
Sparrow Quantum是一家量子光源初创公司，由合著者Peter Rodal教授创立，正在参与这项研究的光学测量。欧洲量子研究生态系统的成熟体现在学术机构和衍生公司从同行评审论文阶段就并肩工作。
此外，这项研究是在欧盟数字欧洲计划（EuroQCI，拨款号 101091659）的资助下进行的。换句话说，这个结果是欧洲战略性推进的量子通信基础设施概念如何从“预算”转向“可实施技术”的象征性例子但确实有。
技术上被描述为“锦上添花”可能与硅光子集成这实际上可能是这项研究的最大意义。到目前为止，量子点还无法安装在商用硅芯片上，因为硅吸收 1100 nm 以下的光。随着1300nm技术的实现，半导体行业已经建立的庞大制造基础设施直接用于量子器件制造的路径已经变得清晰。
这是，量子计算机从需要冷却设备的一次性研究设备转向遵循半导体行业缩放定律的大规模生产设备的可能性方法。
如果你鸟瞰全球局势，就会发现这一成就的时机很奇怪。中国已经运营着连接北京和上海的约2000公里长的量子通信网络，而在美国，2026年4月刚刚报道了利用纽约市现有光纤进行的城市规模的量子纠缠交换实验。这个想法是，当各国开始物理铺设“量子互联网干线”时，出现了一种可用于这些干线的光源的最受青睐的候选者。
积极的一面是显而易见的：可以通过现有光纤实现通过量子密钥分发（QKD）进行不可拦截的通信、分布式量子计算以及高精度时间同步和定位等应用。
另一方面，也必须考虑潜在的风险。量子通信的普及意味着现在保存加密的通信，等量子计算机完成后解密。这意味着“现在收获，稍后解密”的防御攻击方式将成为国家战略。美国国家标准与技术研究院（NIST）于2024年敲定了量子证明密码学（PQC）的第一个标准，但QKD提供的物理层安全被定位为将与PQC并行开发的“另一份保险”。
在法规方面，不可忽视的是，量子技术在许多国家开始被视为出口管制项目。日本、美国和欧洲都将量子相关技术作为经济安全的优先领域，随着此类基础技术的成熟，关于创建半导体之后的新技术块的问题有可能是这样。
从长远来看，我们还只是处于“光源”问题得到解决的阶段，在量子互联网建成之前，还有一些障碍需要克服，比如量子中继器所必需的量子存储器、高效的单光子探测器、节点之间的同步控制等。
尽管如此，重要的是，研究界长期以来流传的“通信波段的量子点毫无用处”的“隐含假设”已经崩溃，量子互联网本身的架构设计未来可能会被改写。对于日本的电信运营商和半导体制造商来说，如何将这一趋势纳入自己的路线图将是未来几年的重要业务决策。看起来会是这样。
【术语解释】
量子ドット（Quantum Dot）
纳米晶体是尺寸微型化至几十纳米的半导体材料。在这项研究中，它由大约 30,000 个原子组成，其行为类似于人造原子。它具有离散的能级，并且在被激光激发时可以恰好发射一个光子。
単一光子(Single Photon)
恰好提取一个光子（光的最小单位）的状态。量子力学不可复制或不可分割的原理（不可复制定理）为量子通信的安全性提供了基础。
相干性（量子相干性）
它指的是量子态的波动性质保持不受干扰的程度。量子通信要求光子彼此“完全相同”，如果这种相干性较低，则不会发生量子纠缠和量子隐形传态的分布。
通信波段（电信波段）
光纤通信中标准使用的波长带。 1260-1360nm 被称为“O 波段”，1530-1565nm 被称为“C 波段”，两者在光纤内的损耗都极低。本研究中的 1300nm 对应于 O 波段。
傅立叶极限（变换极限）
理论上，最小线宽由量子态的寿命决定。实际光源的线宽通常比这个限制宽，而这项研究实现了极高质量的线宽，仅比这个限制宽8%。
光子集成电路（PIC）
用于控制和传输光信号的芯片级光路。它是电子电路 (IC) 的光学版本，允许在半导体芯片上小型化复杂的光学系统。许多商业产品都是在硅基板上制造的。
硅光子学
以硅为基板材料制造光学器件的技术领域。尽管由于允许使用半导体制造基础设施而具有成本效益，但硅吸收 1100 nm 以下的波长，因此与近红外光源的集成一直是一个长期存在的挑战。
量子中継器（Quantum Repeater）
用于补偿长距离量子通信中光子损失的中继装置。与传统的通信中继器不同，它无法复制光子，因此它使用一种称为纠缠交换的独特方法来中继信息。
量子键配送（QKD：Quantum Key Distribution）
一种利用量子力学原理共享密钥的方法。由于窃听行为本身会改变量子态，因此理论上是可以检测到的，并且信息理论安全性得到保证。
量子互联网
下一代通信网络，旨在在全球范围内生成、分发、存储和处理量子比特。它并不是被设想为经典互联网的替代品，而是作为用于加密通信、分布式量子计算、超高精度测量等的补充基础设施。
非线性变频
将一种光波长转换为另一种波长的光学技术。到目前为止，它一直被用作将量子点的光转换为通信波长带的“绕道”，但问题是转换效率降低和噪声污染。这项研究是革命性的，因为它消除了这一步。
耐量子暗号（PQC：Post-Quantum Cryptography）
即使使用未来出现的强大量子计算机也很难破译新一代的经典密码学。 NIST 于 2024 年最终确定了第一个标准。QKD 负责物理层安全，PQC 在软件层并行维护。
现在收获，稍后解密
字面意思是：“现在收获，稍后解码。”一种拦截并存储当前加密通信并在未来量子计算机投入实际使用时对其进行解密的攻击方法。目标包括需要长期保密的国家秘密和知识产权。
EuroQCI（欧洲量子通信基础设施）
欧盟（EU）倡导的量子通信基础设施概念。其目的是将成员国与量子通信网络连接起来，并为政府机构和关键基础设施的通信提供量子保护。这项研究也是由该框架内的数字欧洲计划资助的。
[参考链接]
尼尔斯玻尔研究所（外部）
隶属于哥本哈根大学的丹麦物理研究所。因其在量子光学和量子信息方面的研究而闻名于世。
量子光电器件集团（外部)
该研究小组的官方页面，由领导这项研究的莱昂纳多·米多罗 (Leonardo Midoro) 于 2022 年建立。在GaAs平台上开发量子光子器件。
麻雀量子 ApS（外部）
一家位于丹麦腓特烈斯贝的量子光源初创公司，由 Peter Rodal 教授创立。在这项研究中，我负责光学测量等。
Nature Nanotechnology 掲载论文（外部）
本研究的同行评审论文。标题是“原始电信频段中的量子相干光子发射器接口”，发表于 2026 年 4 月 27 日。
波鸿鲁尔大学（外部）
位于德国波鸿的一所综合性大学。在这项研究中，实验物理组负责超低噪声量子点晶体生长。
バーゼル大学 物理学科（University of Basel, Department of Physics）（外部）
瑞士研究型大学。 Richard Warburton教授的团队正在参与这项研究，包括电子显微镜分析。
米国国立标准技术研究所（NIST）（外部）
美国商务部下属的一个研究所。第一个量子证明密码学 (PQC) 标准于 2024 年制定。
[参考文章]
原始电信频段的量子相干光子发射器接口（Nature Nanotechnology）（外部）
本研究的同行评审论文（发表于 2026 年 4 月 27 日）。我们直接确认作者隶属于四个中心，有两位共同主要作者，线宽比傅立叶极限宽 8%，发射率为 41.7MHz，并且该研究由 EuroQCI 计划资助。
量子点为安全网络生成 1260nm 光子（Quantum Zeitgeist）（外部）
英文科技媒体上的一篇文章解释了这项研究。从技术角度，总结了硅吸收1100 nm以下波长的局限性以及转向1260 nm以上通信波段的意义。
了解量子网络及其产业潜力（The Quantum Insider）（外部）
这篇文章概述了世界趋势，例如中国北京和上海之间的 2000 公里量子通信网络、欧洲的 EuroQCI 和美国的量子互联网原型。
科学家们利用纽约市的光纤向量子互联网迈出了一步（Phys.org）（外部）
一篇文章报道了 2026 年 4 月的一项研究，该研究展示了现有纽约市光纤上三个节点之间以 1.5 个事件/秒的速度进行偏振量子纠缠交换。
研究人员展示了超过公里的噪声光纤的量子网络的稳定链路（The Quantum Insider）（外部）
解释了 2026 年 4 月的一篇论文，其中包括 NIST 在内的研究团队展示了在嘈杂光纤上的稳定量子网络连接。
规模化量子连接（光学与光子学新闻）（外部）
2026 年 2 月的一篇专题文章，涵盖了量子网络性能的定量讨论，例如将量子存储效率从 60% 提高到 90%，这将 500 公里距离处的纠缠分布时间提高了约两个数量级。
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[编者后记]
当您听到“量子互联网”这个词时，您可能会觉得它仍然是在研究实验室中发生的事情。然而，这一结果表明，到达您的家庭和工作场所的光纤可以成为未来的量子通信网络。
另一个“下一层”正在悄然开始堆积在我们每天使用的基础设施之上。在量子通信已经普及的世界里，您认为最需要保护的是什么？是健康数据、家庭照片还是工作秘密？