近日，合肥国家实验室/中国科学技术大学与济南量子技术研究院、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、香港大学、清华大学等的研究人员合作，在国际上首次构建出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。该成果于北京时间2月3日发表于国际权威学术期刊《自然》。
量子网络示意图
量子信息科学的终极发展目标是构建高效、安全的量子网络，通过量子精密测量实现信息的高精度感知，借助量子通信完成信息的安全高效传输，依托量子计算达成信息的指数级加速处理，最终实现人类对物质世界认知能力的革命性飞跃。而构建量子网络的核心前提的是远距离确定性量子纠缠分发，基于这一技术，不仅可通过量子密钥分发实现经典信息的高安全传输，还能借助量子隐形传态，为量子计算机与用户之间的量子信息交互提供唯一有效路径。
长期以来，光纤的固有损耗导致量子纠缠传输效率随距离呈指数衰减，成为制约可扩展量子网络构建的最大瓶颈，而量子中继方案是解决该难题的有效途径。此次研究中，中国科大研究团队针对性突破核心技术，通过发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子通信接口及高保真度单光子纠缠协议，在国际上首次实现长寿命量子纠缠，其纠缠寿命达到550毫秒，显著超过纠缠建立所需的450毫秒，从而成功构建出可扩展量子中继的基本模块，为远距离量子网络的实现奠定了关键基础。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所的尤立星、李浩、肖游等人发挥关键作用，为本项研究研发并提供了高效率、低暗计数的超导单光子探测器。该核心器件的稳定运行，有效保障了研究工作的顺利推进，为成果的最终达成提供了不可或缺的关键技术支撑，充分彰显了我国在量子核心器件领域的过硬实力。
该研究工作得到国家科技重大专项、国家自然科学基金委、中国科学院及安徽省、合肥市、山东省、济南市、香港研究资助局等的支持。
