【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、包小輝、張強(qiáng)等與濟(jì)南量子技術(shù)研究院、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等單位的研究人員合作，在遠(yuǎn)距離量子中繼研究中取得重要突破，成功實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)冷原子量子存儲(chǔ)器間跨越420公里光纖的量子糾纏，并在230公里以上距離突破無(wú)中繼量子糾纏分發(fā)的理論極限。這一成果大幅提升了物質(zhì)量子比特間的糾纏距離，為城際尺度量子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。8月11日，相關(guān)研究以編輯推薦(Editors' Suggestion)的形式發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
 

　　量子存儲(chǔ)器間的遠(yuǎn)距離糾纏是構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，有望應(yīng)用于基于量子中繼的遠(yuǎn)程量子通信、分布式量子計(jì)算、分布式量子傳感等方向。中國(guó)科大潘建偉、包小輝團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在該研究方向持續(xù)取得突破。2020年該團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)經(jīng)由50公里光纖的雙節(jié)點(diǎn)量子存儲(chǔ)器間糾纏[Nature 578, 240 (2020)]。2024年該團(tuán)隊(duì)以此為基礎(chǔ)在合肥市構(gòu)建了國(guó)際首個(gè)城域三節(jié)點(diǎn)量子存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)[Nature 629, 579 (2024)]。2026年該團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了百公里高保真雙節(jié)點(diǎn)糾纏和器件無(wú)關(guān)量子密碼分發(fā)[Science 391, 592 (2026)]。
 

　　拓展量子存儲(chǔ)器間糾纏距離的關(guān)鍵在于提升糾纏成功率。為此該團(tuán)隊(duì)多年來(lái)持續(xù)開(kāi)展基于單光子干涉的糾纏連接研究，解決了長(zhǎng)光纖相位鎖定、獨(dú)立激光器遠(yuǎn)程相位同步、高效率低噪聲量子頻率轉(zhuǎn)換等技術(shù)難題。為進(jìn)一步將糾纏距離提升至幾百公里，還需進(jìn)一步降低信道傳輸損耗，并提升單光子相位鎖定的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
 

　　在該實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)將量子存儲(chǔ)器的波長(zhǎng)由795納米切換至780納米，并更換量子頻率轉(zhuǎn)換方案，使信號(hào)光子能夠匹配光纖的超低損耗傳輸窗口。在單光子鎖相方面，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了結(jié)合全時(shí)與分時(shí)的雙波長(zhǎng)三頻相位鎖定技術(shù)，大幅提升了超長(zhǎng)光纖情形下光子鎖相的長(zhǎng)期穩(wěn)定度。結(jié)合這兩項(xiàng)新技術(shù)，團(tuán)隊(duì)在不同長(zhǎng)度光纖鏈路下開(kāi)展了雙節(jié)點(diǎn)糾纏實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，直至420公里來(lái)自兩個(gè)冷原子量子存儲(chǔ)器的出射光子均能保持穩(wěn)定的單光子干涉，存儲(chǔ)器間的量子糾纏也得到了直接驗(yàn)證。
 

　　該實(shí)驗(yàn)不僅實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)器間糾纏距離的大幅提升，也在糾纏分發(fā)成功率上取得重要突破。直接糾纏分發(fā)的成功率正比于整個(gè)信道的傳輸效率，而該實(shí)驗(yàn)采用單光子干涉進(jìn)行糾纏連接，因此糾纏成功概率僅正比于一半信道的傳輸效率，所以在遠(yuǎn)距離情形(230公里以上)下可以突破量子糾纏直接分發(fā)的理論界限(PLOB界限)。該實(shí)驗(yàn)及相關(guān)技術(shù)使得構(gòu)建城際尺度量子網(wǎng)絡(luò)并開(kāi)展相關(guān)應(yīng)用研究成為可能。
 

　　該論文共同第一作者是羅曦宇、王朝陽(yáng)、鄭名揚(yáng)。該工作得到國(guó)家科技重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院及安徽省等的支持。
 

　　引用：中國(guó)科大將量子存儲(chǔ)器間糾纏距離提升至420公里 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年8月12日】