將資訊編碼到量子粒子（如光子，即光量子）中，可能會帶來強大的新技術，例如超高速量子計算機和牢不可破的量子密碼術。發表在《自然·光子學》雜誌上的一種方法描述了將兩個光子攜帶的資訊載入到一個光子中的方法，這表明了一種提高此類系統中資料傳輸效率的方法。
在傳統的光纖網路中，資料流通常被組合或“多路複用”，以提高網路容量。例如，數字資料可以被編碼成不同波長的光脈衝，這些光脈衝同時沿單根光纖傳送，並在另一端再次分離（“解複用”）。
這種能力在量子資訊科技中也很方便。它將需要把兩個或多個“量子位元”所攜帶的資料輸入到一個量子位元中。例如，兩個量子位元各自攜帶一個二進位制數字（1或0）——例如，編碼在光子的偏振中——可以被一個具有四種可能狀態的單光子取代，該單光子能夠指定兩個數字。
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但是，由於光子之間實際上不相互作用，因此將兩個光子的“內容”轉移到一個光子中是具有挑戰性的。如果光子不“說話”，資訊怎麼能傳遞過去呢？
那不勒斯費德里科二世大學的物理學家洛倫佐·馬魯奇和羅馬薩皮恩扎大學的法比奧·夏裡諾及其合作者已經研究出一種實現這種資訊轉移的方法。它涉及將兩個初始光子饋入邏輯閘——產生二進位制輸出訊號的裝置，其值取決於輸入。
研究人員使用了一種稱為受控非門（CNOT）的邏輯閘，它接受兩個輸入位元並輸出兩個輸出位元。一個位元，稱為控制輸入，在輸出中保持不變，但另一個位元，稱為目標輸入，如果控制輸入為1，則會切換（例如，從0切換到1）。
研究人員結合了兩個由鏡子系統構建的CNOT門，這些鏡子透過反射部分光束同時透射其餘部分來分割光束。透過使用偏振光子作為控制和目標輸入，他們能夠提取一個輸出光子，該光子攜帶了輸入的所有資訊。他們將這個過程稱為量子連線。
透過反向執行該過程，研究人員實現了“量子分裂”的反向過程——提取與最初連線成一個光子的狀態相同的兩個光子。這對應於訊號的解複用。
在量子力學過程中，結果無法完美預測，只能以一定的機率預測。但是，研究人員已經透過實驗證明，他們的裝置（包括用於將偏振光束饋入光纖網路、分束器和其他光學裝置的雷射器）給出的結果與他們的預測非常吻合。
英國牛津大學量子光學專家伊恩·沃爾姆斯利說：“這是一項非常出色的工作，它為這個問題提出了一個巧妙的解決方案。”
沃爾姆斯利說，他不認為這項工作目前會使量子計算機更接近現實。“我不認為下一代量子計算機的瓶頸是在這個方向，”他說。但他認為，這種方法可能在量子行為的基礎研究中具有重要的應用價值。
同樣在牛津大學研究量子光學技術的布萊恩·史密斯補充說，這項工作“肯定會促進量子光子學的進一步發展”。“這種量子資訊傳輸應該對量子多路複用的方法產生重大影響。”