在世界首例实验中，法国和美国的研究人员进行了一项开创性实验，展示了“混合”量子网络。该方法结合了两种不同的方法，将信息编码到称为光子的光粒子中，最终可以实现更强大、更可靠的通信和计算。
类似于经典电子学可以将信息表示为数字或模拟信号，量子系统可以将信息编码为粒子中的离散变量（DV）或波中的连续变量（CV）。研究人员过去在任何给定的系统中都只使用一种方法，而不是两者都使用。
巴塞罗那光子科学研究所的 Hugues de Riedmatten（未参与该研究）表示：“DV 和 CV 编码各有优缺点。” CV 系统将信息编码在光波变化的强度或相位中。它们往往比 DV 方法更有效，但也更脆弱，对信号损失的敏感性更强。使用 DV 的系统通过计数光子来传输信息，与 CV 技术相比，它们更难与传统信息技术配对。然而，它们的容错能力更强，更不容易出错。 de Riedmatten 表示，将两者结合起来可以提供“两全其美的优势”。
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诡异的系统
在量子网络中，信息是根据量子力学的原理创建、存储和传输的。从理论上讲，这样做可以实现超越经典系统所能达到的安全性和计算能力。
例如，经典比特将信息编码为 0 或 1 的值。量子网络可以使用量子比特，或称 qubits，它利用量子效应同时体现 0 和 1。为了分发数据，此类网络通常还依赖于另一种称为量子纠缠的效应。阿尔伯特·爱因斯坦曾将其描述为“幽灵般的超距作用”，纠缠是在粒子（例如光子）密切相互作用后产生的。爱因斯坦和其他人认为它“诡异”，因为与所有直觉相反，即使在被任意长距离分隔开后，纠缠的粒子仍然会相互影响。其中一个粒子的状态发生任何变化都会触发另一个粒子状态的同步变化。计算机科学家早就意识到，这种效应可以实现超安全的电信，任何窃听尝试都会破坏纠缠，使监视变得显而易见。
利用这些量子效应的系统可以采取多种形式，但它们通常遵循 DV 或 CV 架构。现在，巴黎卡斯特勒·布罗塞尔实验室和美国国家标准与技术研究所的科学家们通过在单个量子网络中建立和分配 DV 和 CV 编码的光状态之间的纠缠，成功地将这两种技术结合起来。
该团队使用复杂的光学组件组合，成功地产生了两种高度纠缠状态的光子。其中一种状态是由一个光子在两条不同的路径之间分裂而产生的。另一种状态（所谓的混合纠缠状态）是由 DV 光学量子比特与 CV 量子比特的纠缠产生的，该 CV 量子比特保持在两种不同光相位的叠加态。“通过使用一种特殊的程序，称为这两种独立纠缠态之间的贝尔态测量，纠缠被转移或‘传送’到两个从未相互作用的系统中，”巴黎索邦大学教授兼该研究的高级作者 Julien Laurat 说。这种转移允许将量子比特的量子信息从一种编码方法转换为另一种编码方法，从而为将 DV 和 CV 方法都集成到单个可扩展量子网络中铺平了道路。
从工作台到主力
意大利国家光学研究所的 Marco Bellini（未参与该研究）认为，这项研究的新颖性和重要性在于研究人员成功地在两个携带两种不同编码的量子信息的光束之间交换了纠缠。将不同的系统连接在一起仍然是一项重大挑战。但他表示：“这项实验展示了未来网络的哪些重要组成部分可以足够通用，以连接基于不同物理量子平台的内存和处理器，并忠实地携带各种量子态，包括 DV 和 CV 态。”
Bellini 补充说，在实现实用的混合量子网络之前，还有许多工作要做。目前的实验方法效率极低：平均而言，它每分钟仅在 CV 量子比特和 DV 量子比特之间的距离上产生三次混合纠缠。“虽然这个速率仍然足以累积足够的数据进行原理验证，但对于任何实际应用来说，它都太低了，”Bellini 总结道。
进一步的突破可能迫在眉睫。在世界各地，其他团队正在竞相开发和演示其他新的量子网络协议，并缩小这种初步实验室演示与实际真实设备之间的差距。
其中一个由 Bellini 领导的团队也在致力于使用混合技术，通过从经典光场中添加和减去单个光子来操纵纠缠。在日本、俄罗斯、丹麦和捷克共和国的研究小组也在研究用于量子信息的光学混合方法。迟早，这种混合纠缠实验应该会变得更加紧凑和高效，摆脱工作台的束缚，成为与电信现有光纤网络兼容的主力。