建立量子互聯網不僅僅是關於更快的計算機。這項技術需要在嘈雜和不可預測的網絡中傳輸脆弱的量子粒子，而不會損失它們所攜帶的信息。賓夕法尼亞大學的工程師們已經展示了量子信號可以在商業光纖線路上運行，並使用目前網絡所運行的相同互聯網協議（IP）。這項研究與 Verizon 在費城的校園網絡合作，團隊展示了一種硅製的「Q-chip」，該芯片能夠協調量子和經典信息，同時保護脆弱的量子狀態。其研究結果已發表在《Science》期刊上。
量子信號依賴於成對的糾纏粒子，改變其中一個粒子會立即影響另一個粒子，這一特性未來可能使量子處理器能夠共同運作。然而，擴展這樣一個網絡是困難的，因為量子粒子在被測量後會崩潰。賓夕法尼亞大學的博士生以及合著者 Robert Broberg 說：“正常的網絡會測量數據，以指引其到達最終目的地。對於純量子網絡來說，這是行不通的，因為測量粒子會破壞量子狀態。”為了解決這一問題，賓夕法尼亞大學的工程師設計了 Q-chip，這是一種「通過光子實現的量子-經典混合互聯網」。它將可測量的經典光信號與引導的量子粒子配對。
這種芯片的工作方式類似於火車。經典信號充當引擎，而量子數據則跟隨在密封的車廂中，這些車廂在不破壞內容的情況下無法打開。因為標頭可以被讀取，該系統能夠將兩種類型的數據包裝成互聯網風格的數據包，並使用現有的協議進行路由。張毅（Yichi Zhang），這篇論文的第一作者表示：“通過將量子信息嵌入到熟悉的 IP 框架中，我們展示了量子互聯網可以與經典互聯網使用相同的語言進行交流。”材料科學與工程及電氣與系統工程的教授梁峰（Liang Feng）稱這一成果為向前邁進的一步。他說：“通過展示集成芯片能夠在像 Verizon 這樣的商業網絡上管理量子信號，並使用與經典互聯網相同的協議，我們在邁向更大規模的實驗和實用量子互聯網方面邁出了重要一步。”
在實驗室之外，網絡面臨來自溫度變化、建築震動甚至地震活動的噪音。賓夕法尼亞大學的團隊創建了一個錯誤更正系統，利用經典信號來推斷並修復量子信號的干擾，而無需直接測量。測試結果顯示，信號的保真度保持在 97% 以上。由於這種芯片是由硅製成的，因此可以使用現有的製造方法進行大規模生產。在試點中，一台服務器和一個節點通過一公里的 Verizon 光纖連接。擴展網絡只需將更多的芯片連接到現有線路上。
然而，擴展仍然是一個挑戰。量子信號尚未能夠在不失去糾纏的情況下進行放大，這限制了其距離。量子密鑰分發系統已經實現了長距離的安全通信，但它們並未連接實際的處理器。Broberg 將當前的進展比作 1990 年代的互聯網。他表示：“這感覺就像 1990 年代經典互聯網的早期階段，當時大學首次將其網絡連接在一起，這為未來的轉變打開了大門，這是無法預測的。量子互聯網也具備同樣的潛力。”
