中国科大实现14.5公里物质纠缠 量子网络获新进展

新华社合肥5月7日电（记者何曦悦、戴威）中国科学技术大学传来喜讯，我国科研团队在合肥成功搭建起“星汉二号”多模式量子中继网络，成功完成了14.5公里的物质纠缠实验，这预示着未来量子网络建设将采用这一核心技术。该成果已于5月7日刊发在国际权威期刊《自然·光子学》上。

量子中继技术是打造未来量子互联网的核心。鉴于量子信号在光纤传输中损耗极大，科学家利用量子中继技术，将长距离传输路径拆解为若干短程链路，通过分段建立物质纠缠态并连接，以此克服光纤信道中指数级衰减的难题。

过去，量子中继协议主要包含单光子干涉和双光子干涉两种。前者只需探测一个光子，速度快但易受相位抖动影响，保真度不高；后者需同时探测一对光子，保真度高但速度慢。如何在速率和保真度之间取得平衡，一直是阻碍量子中继技术广泛应用的瓶颈。

针对这一难题，中国科学技术大学郭光灿院士团队（李传锋、周宗权、黄运锋等）创新性地提出了基于时间测量的多模式量子中继方案。该方案不再要求光子同时到达，而是允许“一先一后”，通过精确测量时间差来锁定纠缠。结合多模式量子存储技术，可按需读取延时光子。这一方案兼具单光子干涉的高速率和双光子干涉的高保真度，能实现高速率、高保真纠缠分发，且完全兼容现有光纤网络。

“星汉二号”多模式量子中继网络，成功完成14.5公里物质纠缠实验。（受访者供图）

团队在合肥搭建了“星汉二号”多模式量子中继网络，该系统纠缠保真度高达78.6%，存储器间距14.5公里。《自然·光子学》审稿人指出，该方案攻克了速率与保真度的矛盾，其纠缠分发速率是此前城域量子中继的百倍以上。

“星汉二号”多模式量子中继技术艺术示意图。（受访者供图）

李传锋表示，这一成果刷新了公开报道中最远物质纠缠距离纪录，标志着团队从“星汉一号”的实验室原理验证，成功迈向了“星汉二号”的城市网络应用展示，证明了多模式复用技术将成为未来量子网络的主流技术路线。