全光交换在量子信息网络中的应用和发展

近年来，“量子互联网”一词开始进入人们视野。量子互联网是指应用了量子通信、量子计算、量子精密测量等技术的网络，是量子信息技术演进的未来目标之一。通过量子互联网可以传递量子信息、利用相互纠缠的量子网络节点能够带来传感灵敏度的极大提升，超越经典测量理论的极限，终 极目标是实现分布式量子计算网络。

从量子计算到量子互联网

尽管量子计算机已经展现出超越经典计算机的能力，但是每个节点量子计算机能力始终是有限的，如果能用量子互联网连接不同的量子计算节点，可以形成庞大的分布式量子计算机，极大地增加量子计算的能力。2020年，美国发布建设量子互联网蓝图，希望10年内创建全国性的量子互联网。随后欧盟“欧洲量子技术旗舰计划”也发布《战略研究议程（SRA）》报告，提出欧盟未来3年将推动建设欧洲范围的量子通信网络，为未来的“量子互联网”远景奠定基础。

量子互联网关键技术发展

要实现大规模的量子互联网，要解决的关键技术瓶颈是量子纠缠的长距离路由分发问题，方法之一是通过经典的DWDM通信网络发送基于光子的量子比特，分发量子纠缠信息路由到多个节点，这就需要路由交换系统。传统的光-电-光(OEO)交换机需要把光量子信息先转换到电域交换再转成光信息，很难保持量子相干性，这使得它们不太适合量子传输。全光交换不必像OEO交换那样重新生成信号，而是通过透明的全光开关全光域传输原始输入光信号，而无需将其转换为电格式。全光交换机的透明特性使其与协议、格式和数据速率无关，更有可能传输更远的距离并保持量子相干性。

全光交换机在量子网络的应用

在今年光通信盛会OFC 2023上，知名量子信息设备商Nucrypt，联手全 球知名全光交换机厂商HUBER+SUHNER Polatis，在展会现场搭建了量子信息网络演示系统，展示了量子纠缠信号在光纤上的分布和测量以及与经典数据的共传。该系统使用Polatis光开关进行量子纠缠分发调度，多个波长信道被输入一个NxN全光开关，进行编程控制向空间分离的用户发送不同的量子纠缠信息，允许它们被路由到任何一个展位位置，分发传输距离超过26km。Polatis全光开关具有低插损、支持暗光连接（无需输入光信号即可建立交换路由）、高可靠性等优势，更有Ultra系列插损低至0.5dB，专为量子网络设计。

凌云光全光交换解决方案

凌云光自2001年起即关注光交换技术、产品与应用的推广，2015年正式与全 球光交换厂家HUBER+SUHNER Polatis公司建立战略合作伙伴关系，共同开创光交换应用的新时代。HUBER+SUHNER Polatis 提供低损耗的全光交换解决方案，用于远程光纤层配置、保护、监控、重新配置和测试。

基于可靠的、经过现场验证的 DirectLight™ 光学矩阵开关技术，Polatis 动态光纤交叉连接可从8x8扩展到 576x576端口，并实现完全透明的连接，具有低损耗和无背反射，完全独立于波长、功率或数据速率。动态光交叉连接是实现软件定义的光网络基础设施自动化和虚拟化的关键要素。Polatis 支持RESTCONF和NETCONF，可轻松与 OpenDaylight 等流行的 SDN 控制器集成，还与前沿的传输 SDN 供应商合作，以支持新兴标准并确保我们的客户受益于可靠的 SDN 解决方案。

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凌云光股份以光技术创新为基础，围绕机器视觉与光纤光学开展业务，致力于成为视觉人工智能与光电信息领域的全 球 领 导者。公司曾获得一项国家技术发明一等奖和两项国家科学技术进步二等奖。

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