核心观点 - 中国科学技术大学潘建伟院士团队与合作者在国际量子技术领域取得两项重大突破 成功构建了可扩展量子中继的基本模块 并将设备无关量子密钥分发的传输距离首次突破至百公里级别 这标志着基于量子纠缠的光纤量子网络正从理论走向现实 并巩固了我国在该领域的国际领先优势 [1][2][3] 技术突破与成果 - 研究团队在国际上首次成功构建出可扩展量子中继的基本模块 解决了近30年来因纠缠寿命短于纠缠建立时间而无法实现有效连接的核心技术难题 [1] - 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 首次实现了长寿命量子纠缠 其纠缠寿命（550毫秒）显著超过纠缠建立所需的时间（450毫秒）[1] - 基于构建的量子中继基本模块 研究团队进一步实现了两个铷原子节点间的远距离高保真纠缠 [2] - 团队首次将设备无关量子密钥分发的传输距离突破至百公里 较国际此前最好实验水平提升了两个数量级以上 [2] 技术意义与影响 - 量子中继方案是解决光纤固有损耗导致量子纠缠传输效率随距离指数衰减问题的有效方案 此次构建的可扩展基本模块使得远距离量子网络成为现实可能 [1] - 设备无关量子密钥分发方案即使量子器件完全不可信也能保障密钥安全 被誉为“密码学者千年来所追寻的‘圣杯’”[2] - 该方案突破了以往量子保密通信需对器件参数进行精确标定的限制 将大幅提升量子密钥分发的实用性和抗攻击能力 [2] - 此次突破被视为继“墨子号”量子卫星之后的又一里程碑式成果 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 [2] 研究背景与挑战 - 光纤的固有损耗导致量子纠缠的传输效率随距离成指数衰减 [1] - 在量子中继领域 近30年来始终存在一个重大技术难题 即纠缠的寿命远远短于产生纠缠所需的时间 导致在纠缠存活时间内难以确定性产生相邻纠缠 从而无法实现有效连接 严重制约了可扩展性 [1] - 设备无关量子密钥分发的实验实现面临极为严苛的技术门槛 此前相关实验演示大多局限于数米至数百米的短距离范围 [2]