科幻成真！單光子量子傳輸技術突破

量子傳輸不再是科幻電影的專利！美國伊利諾大學香檳分校的研究團隊，利用「奈米光子平臺」這項尖端材料，成功大幅提升量子資訊的傳輸效率。這項突破性進展，讓未來通訊網路實現「瞬間移動」傳輸資訊的夢想更進一步。

過去科學界早已知道，非線性光學技術能讓量子通訊系統更穩定可靠。但先前的研究始終無法突破低光量環境的限制，直到這支團隊採用磷化銦鎵奈米光子平臺，終於讓系統能在單光子級別的超低光量下運作，為非線性光學量子通訊開闢了實際應用的可能性。

「我們的非線性系統傳輸量子資訊的保真度高達94%，遠超過線性光學元件33%的理論極限。」計畫主持人、電機與電腦工程學系副教授方克傑強調：「關鍵在於效率提升，奈米光子平臺讓我們看到這項技術的潛力。」這項研究成果已發表在頂尖期刊《物理評論快報》。

量子傳輸協議的核心在於「量子糾纏」現象——兩個光子即使相隔遙遠也能相互影響。這種特性讓資訊能在傳送端與接收端之間直接傳遞，避開傳統通訊管道的幹擾。但現有技術面臨兩大瓶頸：線性光學元件的固有模糊性，以及糾纏光子源產生的多光子雜訊。

「多光子雜訊是所有實際糾纏源都會遇到的難題，」共同作者、物理系助理教授伊莉莎白·戈德施密特解釋：「非線性光學的優勢在於，它能從物理層面減輕這類雜訊影響，讓我們能用不完美的糾纏源進行工作。」

研究團隊採用「和頻生成」技術，讓兩個特定頻率的光子結合產生新光子。這項技術能自動過濾同頻光子，有效排除主要雜訊來源。雖然過去受限於轉換效率過低（僅1億分之1），但團隊成功將效率提升1萬倍至萬分之1。

方克傑表示：「隨著技術持續精進，非線性光學元件在量子通訊領域的應用將更廣泛，包括量子糾纏交換等協議。」這項突破為量子網路時代揭開序幕，未來可望徹底改變人類的通訊方式。