既有光纖即可支援量子通訊，量子網際網路商業化邁出關鍵一步

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科技產業資訊室(iKnow) - 黃松勳發表於 2026年7月29日

圖、既有光纖即可支援量子通訊，量子網際網路商業化邁出關鍵一步

全球量子通訊發展正逐步由實驗室驗證邁向真實網路部署。美國西北大學（Northwestern University）最新研究首次成功在既有商用光纖網路中，同時傳輸量子糾纏光子與高速網際網路流量，並維持超過94%的量子糾纏保真度（Fidelity）。此成果證明量子訊號與既有電信資料可共享同一條光纖，大幅降低未來量子網際網路建置成本，也為量子安全通訊的商業化奠定重要基礎。

本研究發表於《Optica Quantum》，研究團隊利用芝加哥市區24.4公里既有光纖，成功完成全球首次在承載現代商用電信流量下的遠端量子糾纏分發（Entanglement Distribution）。相較於過去普遍認為量子通訊必須使用專用「暗光纖」（Dark Fiber）才能避免干擾，此次成果顛覆既有認知，代表全球現有光纖基礎建設有望直接成為未來量子網路的重要載體。

量子網際網路最大的挑戰，在於量子資訊極為脆弱。傳統網際網路利用數百萬個光子傳送資料，而量子通訊通常僅依賴單一光子，一旦受到光學雜訊干擾便可能導致資訊遺失。因此，多年來研究界普遍認為商用資料流與量子訊號無法共存，只能另外建置成本極高的專用光纖網路，也成為量子網路商業化最大的障礙之一。

研究團隊突破此限制的關鍵，在於重新設計光譜配置。他們將量子訊號配置於O-band（約1290奈米），而既有電信流量仍維持於商業網路常用的C-band（約1530至1565奈米），利用兩者約270奈米的頻譜距離，大幅降低拉曼散射（Raman Scattering）造成的光學雜訊。同時搭配高精度窄頻濾波器，使單光子量子訊號能在大量網路流量中保持穩定傳輸。

此次實驗環境亦相當接近真實商業網路。研究團隊透過Ciena商用光傳輸系統，在同一條光纖中同時運行兩個800Gbps資料通道，總流量達1.6Tbps，並模擬可支援36Tbps等級商業光纖負載，相當於約兩千萬部YouTube影片同步串流。即使在如此高負載情境下，量子糾纏仍維持94%以上保真度，與未承載商業流量時幾乎沒有差異。

除了降低光學雜訊外，跨城市量子通訊還必須解決同步問題。研究團隊導入源自歐洲核子研究組織（CERN）的White Rabbit高精度時間同步系統，使芝加哥與Evanston兩端設備維持皮秒（10-12秒）等級同步精度，再搭配300皮秒的時間窗篩選真正成對的量子光子，有效提升量子糾纏辨識能力，也證明現有電信基礎設施可兼顧高速資料與超高精度時間同步需求。

值得注意的是，本研究完成的是量子遙傳（Quantum Teleportation）的第一步──量子糾纏分發，而非完整量子遙傳。完整量子遙傳仍需進行Bell State Measurement（貝爾態測量）及經由傳統通訊傳送測量結果，才能完成真正的量子資訊傳輸。研究團隊表示，下一階段將挑戰在商用都會光纖環境下完成完整量子遙傳，進一步驗證量子網際網路的可行性。

從產業布局來看，此成果最大的意義並非單次實驗成功，而是重新定義量子通訊的部署模式。若未來量子訊號能直接運行於既有光纖網路，全球電信營運商便無須重新鋪設昂貴的量子專用網路，大幅降低量子安全通訊、量子密鑰分配（QKD）、分散式量子運算及量子感測等應用的建置成本，也可加速量子技術由科研走向商業市場。

未來真正的大規模量子網際網路仍需克服長距離傳輸、量子中繼器（Quantum Repeater）、高效率糾纏光源、自動化偏振補償及完整量子傳態等關鍵技術。然而，此次研究已證明現有全球光纖基礎設施具備支援量子網路的潛力，代表量子通訊的發展方向正由「新建網路」逐漸轉向「升級既有網路」。隨著量子硬體、電信設備與國際標準逐步成熟，量子網際網路可望成為下一代數位基礎建設的重要組成，也將帶動全球電信、資安及量子運算產業的新一波投資與技術競賽。(1344字)

參考資料：
Quantum internet leaves the lab with first real-world entanglement over busy telecom fiber. Phys.org, 2026/7/22
Northwestern Proves Quantum Internet Can Share Existing Telecom Fiber Over 15 Miles at 94% Fidelity. TechTimes, 2026/7/26
Northwestern University’s Kumar Lab Sends Entangled Photons Through Chicago. Quantum Zeitgeist, 2026/7/23
Scientific breakthrough brings quantum entanglement to existing telecom networks. AOL, 2026/7/24
Quantum entanglement distribution coexisting with high-rate, broadband classical optical communications over a real-world fiber connecting remote, synchronized nodes. Optica Quantum, 2026/7/20

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