研究突破概述 - 中国科学技术大学研究团队在可扩展量子网络研究方面取得重大突破 构建出国际上首个可扩展量子中继基本模块 并实现单原子节点间的远距离高保真纠缠 [1] - 团队首次将设备无关量子密钥分发的传输距离突破百公里 较国际此前最好实验水平提升两个数量级以上 [1][2] - 相关成果于2月6日发表于国际顶级学术期刊《自然》和《科学》 [1] 技术突破细节 - 研究团队通过发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子通信接口及高保真度单光子纠缠协议 首次实现长寿命量子纠缠 其寿命显著超过纠缠建立所需时间 [2] - 成功构建的可扩展量子中继基本模块 解决了光纤固有损耗导致量子纠缠传输效率随距离指数衰减的核心挑战 [1][2] - 利用该量子中继方案 在光纤中进行距离为1000公里的纠缠分发 其效率比直接在光纤中传输将提升100亿亿倍 [1] 行业意义与应用前景 - 量子信息科学的终极目标是构建高效、安全的量子网络 而构建量子网络的基本要素是远距离确定性量子纠缠分发 [1] - 基于量子纠缠 不仅可通过量子密钥分发实现经典信息的安全传输 还可通过量子隐形传态为量子计算机与用户之间量子信息的交互提供唯一有效途径 [1] - 上述突破标志着基于量子纠缠的光纤量子网络正在从理论构想走向现实可能 极大推进了设备无关量子密钥分发等技术的实用化进程 [2]