中国科学家在可扩展量子网络研究上取得重大突破

中新社合肥2月6日电 (朱孔阳)在国际上首次构建出可扩展量子中继的基本模块，使得远距离量子网络成为现实可能；首次将器件无关量子密钥分发(DI-QKD)的传输距离突破百公里……中国科学技术大学6日消息，该校潘建伟及同事与合作者在可扩展量子网络研究上取得重大突破。

上述两项成果分别于北京时间2月3日和2月6日发表于国际权威学术期刊《自然》(Nature)和《科学》(Science)。

量子信息科学的终极发展目标是构建高效、安全的量子网络，而构建这一网络的基本要素是远距离确定性量子纠缠分发。现实中，光纤的固有损耗成为构建可扩展量子网络面临的最大挑战。例如，经过1000公里标准光纤直接传输后，光信号将衰减至原始强度的万亿亿分之一，这意味着即使每秒发射100亿对纠缠光子，平均每300年才能接收到一对纠缠光子。

量子中继方案是解决光纤传输损耗的有效方案，但其面临着一项重大技术难题：纠缠的寿命远远短于产生纠缠所需的时间。

针对这一核心难题，中国科大研究团队通过高保真度单光子纠缠协议等，首次实现长寿命量子纠缠，纠缠寿命(550毫秒)显著超过纠缠建立所需的时间(450毫秒)。

远距离纠缠分发的一个直接应用是实现现实条件下最高安全等级的量子保密通信。通过进一步科研攻关，该团队首次在城域尺度光纤链路上实现了设备无关量子密钥分发，并在100公里光纤链路中演示了密钥生成的可行性，传输距离较国际此前最好实验水平提升两个数量级以上。

研究人员表示，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。(完)