量子网络被视为下一代信息基础设施的重要方向，其核心是实现远距离、可验证的量子纠缠分发，进而支撑高安全等级的信息传输；然而光纤固有损耗导致量子信号随距离指数衰减，纠缠分发效率急剧下降，成为量子网络规模化的主要瓶颈。量子中继被认为是突破这个瓶颈的可行路径，但长期存的矛盾是：纠缠寿命往往短于建立纠缠所需的时间，导致链路越长、节点越多，成功率越难保证。 从工程角度看，可扩展量子中继需要同时满足三个条件：高质量的量子存储器以保持纠缠不退相干；高效率的物质量子比特与光子接口以提高纠缠生成成功率；高保真纠缠协议与单光子操控技术以降低误差。 潘建伟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单光子纠缠方案，首次实现了纠缠寿命超过建立纠缠所需时间的关键跨越。纠缠寿命达到550毫秒，显著高于建立纠缠所需的450毫秒，构建出可扩展量子中继的基本模块。这意味着量子中继从概念验证继续走向可级联、可扩展的工程可行性，为构建更长距离、更大规模的光纤量子网络奠定了关键技术基础。 在此基础上，团队将可扩展中继技术应用于原子节点间纠缠分发，在最长100公里的光纤链路上实现了两个铷原子之间的远程高保真纠缠，保真度保持在90%以上。纠缠保真度越高，量子信息处理的误码率越低，纠错负担越小，可扩展性越强，这对网络化应用具有直接意义。 更值得关注的是，研究团队在城域尺度光纤链路上实现了设备无关量子密钥分发的关键推进。设备无关安全框架在不完全信任设备的前提下，通过物理定律与严格证明保证安全性，被视为高安全量子通信的重要方向。团队在11公里光纤链路中完成了基于有限数据量的安全性分析与严格证明，在100公里光纤链路中演示了密钥生成的可行性，使传输距离实现百公里级突破，相比国际最好水平提升了两个数量级以上。这一进展有助于推动高安全量子通信从实验室走向现实网络环境，为城域量子网络中部署更高安全等级的密钥分发提供了更具可操作性的技术方案。 面向更大规模量子网络建设，仍需围绕稳定性、标准化、可维护性、成本与可规模制造各上持续攻关。一方面要提升纠缠生成速率、量子存储寿命、接口效率与系统集成度，降低温漂、振动与链路环境变化的影响；另一方面要推动关键器件与系统的工程化与标准化，包括更可靠的光纤链路管理、同步与校准机制，以及可复用的节点架构设计。同时还需完善面向网络化部署的安全认证与测试评估体系，使量子安全能力与现有通信网络的运维体系衔接，形成可推广的应用模式。 在全球量子科技竞争加速的背景下，量子网络正从单点突破迈向系统集成。此次成果分别发表于《自然》《科学》，反映了我国在关键原理、核心器件与系统验证上的持续积累。这些进展与我国在量子卫星等方向的探索相互补充，有望推动天地一体的量子通信体系与城域、广域光纤量子网络协同发展。随着可扩展中继模块进一步成熟并与现有光纤基础设施深度融合，面向更远距离、更高可信安全等级、更强网络化能力的量子通信应用将加快从试验验证走向示范运行。
从墨子号卫星实现星地链路到如今地面网络的重大突破，我国在量子通信领域的持续领跑源于基础研究与应用研发的深度融合。随着这次核心技术的攻克，未来5年或将见证首个覆盖长三角的量子示范网络建成。在这场关乎未来通信制高点的竞赛中，中国科学家正用扎实的原创成果为全球量子互联网发展标注新的坐标。