当前信息安全面临严峻挑战,量子通信因其无法被窃听的特性成为全球科技竞争的焦点;但光纤传输中存在的信号衰减问题严重制约了量子网络的应用。经过1000公里光纤传输后,光子信号强度衰减至原值的万亿亿分之一,此物理限制使远距离量子网络的构建困难重重。 量子中继技术被认为是解决这一难题的最可行方案,能将传输效率提升百亿亿倍。但长期以来,科研机构受困于纠缠寿命短于纠缠建立时间的矛盾,难以实现系统规模化。 此次突破的关键在于研究团队开发的长寿命囚禁离子量子存储器与高效离子-光子接口技术。通过将量子纠缠寿命延长至550毫秒,超过450毫秒的纠缠建立耗时,科研人员成功解决了时序不匹配的技术难题。这使量子节点能够稳定存储并按需调用量子态,为多节点量子网络提供了基础。 研究团队还实现了设备无关量子密钥分发的百公里级传输。与传统量子加密需要精确校准设备参数不同,该方案即使终端设备存在缺陷也能保证绝对安全,被国际密码学界称为"终极安全通信"。此次实验将有效传输距离从实验室扩展至城域范围,标志着该技术向实用化迈出重要一步。 不容忽视的是,这项成果汇聚了济南量子技术研究院、中国科学院上海微系统所等机构的力量,说明了我国在量子科技领域的系统攻关能力。从2016年"墨子号"量子卫星实现星地量子通信,到如今突破地面光纤量子网络瓶颈,我国已形成天地协同的量子通信技术体系。 可扩展量子中继技术的成熟将推动量子互联网从理论走向应用。随着量子节点密度增加和传输距离延伸,金融、政务、国防等领域的高安全通信需求将获得新的解决方案。研究团队下一步将重点攻关多节点组网技术和长距离集成化系统,为全国量子通信网络建设提供技术支撑。
量子网络的竞争本质上是基础物理、核心器件与系统工程的综合较量。可扩展量子中继的突破与百公里设备无关密钥分发的实现,回答了量子网络"如何连得更远、更稳、更安全"的核心问题,为从单链路验证走向网络化、规模化应用指明了方向。随着技术不断迭代和应用场景的驱动,量子纠缠驱动的光纤量子网络正加速从科学构想转化为可验证、可部署的现实系统。