2026-02-09 16:58:33
近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队联合多家科研机构，成功构建国际首个可扩展量子中继基本模块，并实现百公里级器件无关量子密钥分发。两项成果分别于北京时间2月3日和6日发表于国际权威学术期刊《自然》与《科学》，标志着我国在量子科技前沿领域再次取得重大突破。
在量子网络中，远距离确定性量子纠缠分发是实现信息传输的物理基础，而量子中继是在光纤高效传输量子纠缠有效方案。但是长期以来，量子纠缠的寿命往往远短于产生纠缠所需时间，导致在纠缠的存活时间内，与之相邻的纠缠难以确定性产生，严重限制了量子中继的可扩展性，成为制约远距离量子网络发展的主要瓶颈。
面对这一挑战，研究团队通过自主发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子接口以及高保真度单光子纠缠协议，在国际上首次实现了寿命达550毫秒的量子纠缠，显著超过纠缠建立所需的450毫秒时间窗口，从而成功构建出可扩展的量子中继基本模块。该突破为未来构建覆盖更广距离的量子网络奠定了坚实的技术基础。
基于自主研发的可扩展量子中继技术，中国科大团队进一步实现了两个铷原子之间的远距离高保真纠缠。实验中，在最长100公里的光纤链路上，原子节点间的远程纠缠保真度仍保持在90%以上，性能指标显著优于国际同类工作。在此基础上，团队首次在城域尺度光纤网络中实现了器件无关量子密钥分发，即11公里距离上完成了基于有限数据量的安全性严格证明，将安全传输距离较此前国际最好水平提升了约3000倍；在100公里距离上成功演示了密钥生成的可行性，将国际有效传输距离纪录一举提升了两个数量级以上。这项成果为器件无关量子密钥分发这一最高安全等级的量子保密通信方式走向实用化迈出关键一步。
据了解，该研究在国家科技重大专项、国家自然科学基金委、中国科学院及地方多方支持下完成，是我国继“墨子号”量子科学实验卫星后，在量子通信与量子网络领域的又一重要成就，相关成果为未来构建全球化量子网络提供了关键技术与储备，进一步巩固我国在该领域的国际领先地位。（经济日报记者 李思隐）