在量子信息科学这片被视作未来信息技术体系变革源头的战略领域,我国科学家于近期攻克了阻碍量子网络可扩展性的两大关键难题。中国科学技术大学潘建伟院士领衔的科研团队,联合国内的济南量子技术研究院和国外的新加坡国立大学、加拿大滑铁卢大学等机构,在两个重大技术路线上实现了同步突破,相关论文分别于北京时间2月3日和2月6日发表在《自然》和《科学》杂志上。 这次突破让我国在地面量子互联网建设方向上取得了决定性进展。在量子中继方面,研究团队通过三个关键技术环节的革新——研发超长相干时间的囚禁离子量子存储器、高效率的离子-光子纠缠产生装置以及高保真单光子纠缠操控技术,系统性地集成了这些尖端成果。他们首次实现了纠缠寿命(550毫秒)长于相邻纠缠建立时间(450毫秒)的突破,这就好比给量子中继器安装上了稳定可靠的核心工作模块。这一原理上的可行证明和实践上的首次成功,打破了量子中继方案长期停留在原理演示阶段的僵局。 另外一个重要突破是在器件无关量子密钥分发(DI-QKD)领域。DI-QKD是保密通信的终极目标,其安全性仅依赖于量子力学基本原理。潘建伟团队利用高性能纠缠源和低噪声单光子探测器,在单原子节点间建立了高保真的远距离量子纠缠。以此为核心资源,他们将DI-QKD的安全成码距离一举突破至100公里以上,相比之前的世界纪录提升了一个数量级以上。 这些成果不仅解决了构建覆盖广阔地域、连接众多用户的量子网络所需的核心存储与连接难题,也为量子保密通信实用化提供了关键实验依据。随着这些关键瓶颈被打通,我国在全球量子科技竞争中巩固了领先优势。无论是基于光纤的城域量子网络还是未来的全球量子信息基础设施,这些进展都贡献了至关重要的中国方案与中国智慧。