我国量子科技研究取得新突破 量子网络走向现实可能

记者从中国科学技术大学获悉，近日，该校潘建伟院士团队在量子网络领域取得重要突破，首次实现可扩展量子中继的基本模块，并在此基础上首次将器件无关量子密钥分发的传输距离突破百公里。相关成果分别于3日和6日在国际学术期刊《自然》和《科学》发表。

△两个离子（原子）通过百公里光纤建立了确定性的纠缠，实现了器件无关量子密钥分发。

量子信息科学的终极目标是构建高效、安全的量子网络：利用量子精密测量实现对信息的高精度感知、利用量子通信实现信息的安全和高效传输、利用量子计算实现信息的指数级加速处理，从而实现对物质世界认知能力的革命性飞跃。构建量子网络的基本要素是远距离确定性量子纠缠分发，但一直面临一个难以解决的问题，就是量子信号在光纤中的衰减，严重制约了量子纠缠分发的距离。为解决量子通信远距离传输信号衰减问题，科学家们想到了“量子中继”技术，相当于在量子信号的“长途旅程”中设置多个“中转站”，在相邻站点之间产生纠缠，再将各段纠缠连接起来以实现遥远地点之间的纠缠分发。为了保证量子纠缠连接能够有效实现，科研团队在国际上首次实现长寿命量子纠缠，在纠缠的存活时间内确保与之相邻的纠缠能够有效产生，从而成功构建了可扩展量子中继的基本模块，使得远距离量子网络成为现实可能。

此外，科研团队在器件无关量子密钥分发领域也取得新突破。量子密钥分发是量子通信安全性的核心，而在器件无关方案下，即使量子器件本身完全不可信，生成的密钥依然安全。此前国际上这项技术的传输距离最多只有几百米，而这次我国科研团队依托量子中继技术的突破，实现了原子节点间的远距离高保真纠缠，在此基础上首次将器件无关量子密钥分发的传输距离突破百公里。

这两项核心技术突破，不仅巩固了我国在量子科技领域的国际领先优势，也为未来构建量子互联网的目标奠定了基础。

中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟介绍说，再经过10到15年的努力，通用的量子计算机如果变成现实之后，利用量子中继的基本模块和与设备无关的密钥分发，就可以把所有的量子计算机连成一个网络。这样的话，量子互联网就会真正变成现实，实现对世界的信息精确感知，能够为我们去理解整个物质世界提供一种革命性的手段。

（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）