问题： 量子通信是提升信息安全的重要方向，但在光纤环境下，远距离传输一直面临挑战。由于固有损耗，量子纠缠会随距离增加而指数衰减，导致远距离纠缠分发效率大幅下降。理论上，量子中继可以通过“分段建立纠缠—逐级扩展”的方式突破损耗限制，但其可扩展性长期受限于纠缠寿命不足，难以实现稳定、可重复的连接，从而无法构建可持续的远距离链路。 原因： 量子中继的可扩展性依赖于两个关键条件：一是量子存储需具备足够长的寿命，以在等待相邻链路建立纠缠时保持量子态稳定；二是离子或原子与光子的接口需高效且低噪声，确保纠缠建立和读取的可靠性。长期以来，纠缠建立时间与纠缠维持时间之间的矛盾突出：若纠缠在等待阶段快速衰减，就无法实现确定性连接，量子中继只能停留在理论可行但难以扩展的阶段。此外，实验系统对光学稳定性、探测效率以及纠错能力的高标准继续增加了突破难度。 影响： 针对这个难题，中国科学技术大学潘建伟团队与汪野、万雍、张强等合作者取得重要进展。他们通过研发长寿命囚禁离子量子存储器、高效离子—光子接口及高保真单光子纠缠协议，首次实现纠缠寿命达550毫秒，显著超过纠缠建立所需的450毫秒。在此基础上，团队构建了可扩展量子中继的基本模块，为多段链路连接的光纤量子网络奠定了技术基础。这一成果标志着量子中继从概念验证迈向可扩展架构，为未来大规模量子网络提供了可行路径。 对策： 传统量子密钥分发依赖器件参数的精确标定和可信假设，实际部署中易受器件偏差和侧信道攻击影响。器件无关量子密钥分发基于量子非定域关联验证安全性，即使器件不完全可信，也能提供更强安全保障。然而，该方案对系统性能要求极高，此前国际实验仅能在数米至百米范围内实现，限制了其应用前景。借助可扩展中继技术，研究团队成功在两个铷原子间实现远距离高保真纠缠，并将器件无关量子密钥分发首次推进至百公里级，较国际最高水平实现跨越式突破，为高安全量子通信的实际应用迈出关键一步。 前景： 两项成果分别于2月3日和6日发表在《自然》和《科学》期刊上，展现了我国在量子通信领域的持续创新能力。未来量子互联网需兼顾长距离、可扩展、可组网和可维护性。此次突破推动了量子网络从点对点链路向多节点网络的演进，同时为更高安全通信提供了技术支撑。下一步，研究将聚焦提升速率、增强稳定性、降低成本及实现更大规模互联，并探索与现有光纤基础设施的融合路径。潘建伟表示，这是继“墨子号”卫星后又一里程碑，标志着光纤量子网络正从理论走向现实。 结语： 量子信息技术是科技革命的前沿领域，量子通信因其对国家信息安全的重要性备受关注。我国在量子中继和器件无关量子密钥分发上的突破，说明了基础研究与技术创新的结合。这些成果不仅加速了量子通信的实用化进程，也为构建安全可靠的量子网络奠定了基础。随着技术健全，量子通信将在金融、能源、国防等领域发挥更大作用，为全球信息安全提供保障。
量子信息技术是科技革命的前沿领域，量子通信因其对国家信息安全的重要性备受关注。我国在量子中继和器件无关量子密钥分发上的突破，反映了基础研究与技术创新的结合。这些成果不仅加速了量子通信的实用化进程，也为构建安全可靠的量子网络奠定了基础。随着技术深入完善，量子通信将在金融、能源、国防等领域发挥更大作用，为全球信息安全提供保障。