问题——量子信息科学的重要目标之一，是建设高效、安全的量子网络，为未来的信息传输与安全提供新的技术基础。其中，远距离、确定性的量子纠缠分发被认为是量子网络的关键能力。然而现实条件下，光纤的固有损耗使长距离传输面临“指数级衰减”难题：以标准光纤为例，若直接传输跨越千公里量级，光信号强度会衰减到极低水平，导致即便高速发射纠缠光子对，被接收并用于建立纠缠的概率仍然极小。此瓶颈使远距离量子网络长期停留在实验室验证与理论方案层面，走向工程化亟需形成可扩展的关键技术路径。 原因——破解光纤损耗的主流思路是引入量子中继：将长距离链路分段，各段先建立纠缠，再通过纠缠交换等方式“接力”把纠缠延伸到更远距离。但这一思路面临核心矛盾：纠缠态的保存时间往往有限，而建立纠缠、完成多段协调与测量需要时间；如果纠缠在操作完成前已经衰减或失真，中继就难以稳定工作。换言之，量子中继能否从概念走向可扩展应用，关键在于能否同时实现高保真、长寿命的量子纠缠，并让其寿命在流程上“跑赢”建链与交换所需时间。 影响——中国科学技术大学发布的信息显示，研究团队围绕上述矛盾提出并实现关键突破：通过高保真度单光子纠缠协议等方法，首次在量子中继基本模块层面实现长寿命量子纠缠，使纠缠寿命达到550毫秒，并明显超过纠缠建立所需的450毫秒。“寿命大于建链时间”意味着中继链路在时间预算上具备可操作窗口，有望支持多段链路的连续扩展与稳定运行。涉及的成果于北京时间2月3日发表于《自然》。业内认为，这不仅是单项参数的提升，也为可扩展量子中继的可行性提供了重要验证，为后续更长距离、更复杂拓扑的量子网络打下基本模块基础。 对策——远距离纠缠分发的直接应用之一，是在现实条件下实现更高安全等级的保密通信。传统量子密钥分发在一定程度上依赖对设备行为的可信假设，而设备无关量子密钥分发强调在更严格的安全框架下运行，可在设备可能存在缺陷或遭攻击的情况下仍给出安全保证，被视为量子安全通信的重要方向。但长期以来，该方向受限于实验条件与传输距离，难以在实际光纤网络中验证。针对这一应用环节，研究团队更在城域尺度光纤链路实现设备无关量子密钥分发，并在100公里光纤链路中演示密钥生成的可行性，传输距离较国际此前最好实验水平提升两个数量级以上。相关成果于北京时间2月6日发表于《科学》。这一进展表明，在更严格安全框架下的量子通信正从短距演示走向实用距离验证，为未来城域乃至更大范围部署提供实验依据。 前景——综合两项成果看，一上，可扩展量子中继基本模块的建立，为量子网络“分段—接力—扩展”的技术路线扫清关键障碍；另一方面，设备无关量子密钥分发百公里光纤上的可行性验证，为高安全等级通信提供了更贴近应用的实验路径。业内人士认为，量子网络要从“能实现”进一步走向“能稳定扩展、可工程部署”，仍需在系统集成、稳定性、网络协同与成本诸上持续攻关，包括提升器件一致性与长期运行可靠性，完善与现有光纤通信基础设施的兼容性与接口标准，探索规模化节点组网与网络管理机制等。随着关键模块突破与应用验证同步推进，基于量子纠缠的光纤量子网络有望加速从科学探索走向工程验证，并在信息安全、关键基础设施通信等领域释放更大的应用潜力。
从“墨子号”卫星到光纤量子网络，中国科学家正以系统性创新推进量子通信关键难题的突破。此次进展不仅验证了有关理论方案的可行性，也更明确了从实验室走向工程验证的路径。在全球数字化竞争加速的背景下，量子通信技术的突破有望为我国信息安全体系提供重要支撑，也为探索物理前沿贡献新的研究成果与经验。