量子中继：解锁量子网络的关键一步
量子网络是以量子比特为信息载体，依托量子纠缠、量子隐形传态等量子特性构建的新型通信与计算网络，是量子信息科学的终极发展目标，能够实现信息的高精度感知、安全传输与指数级加速处理，而构建它的关键是远距离确定性量子纠缠分发。
中国科大潘建伟团队2026年2月3日与6日发表《自然》、《科学》论文各一篇，最新研究攻克量子中继核心难题，让可扩展量子网络从理论走向现实，成为我国继“墨子号”量子卫星后，量子通信领域的又一里程碑成果。
光纤固有损耗是构建可扩展量子网络的最大障碍，量子纠缠传输效率随距离呈指数衰减，1000公里标准光纤传输后，光信号强度仅剩原始的万亿亿分之一，长距离通信几乎无法实现。经典通信的信号放大器会破坏光子量子态，而量子态“不可克隆性”让信息无法复制，让长距离量子通信陷入困局。
量子中继是破解这一难题的核心方案，原理如同量子通信的“接力赛”：将远距离量子信道拆分为若干短距离子信道，先在各子信道两端产生量子纠缠，再通过量子纠缠交换技术连接各段纠缠，结合纠缠纯化提升品质，最终实现远距离高效纠缠分发。以1000公里光纤为例，每隔100公里设中继站，传输效率可提升100亿亿倍，让长距离量子通信具备可行性。
实现量子中继的关键，是让量子纠缠寿命超过产生纠缠的时间，这一难题困扰科研界近30年。潘建伟团队研发长寿命囚禁离子量子存储器等核心技术，首次实现550毫秒长寿命量子纠缠，远超450毫秒的纠缠建立时间，成功构建可扩展量子中继基本模块，为其实用化奠定核心基础。
这一突破还推动了器件无关量子密钥分发（DI-QKD）技术发展，该技术无需标定器件参数，是密码学中的“圣杯”，但此前国际实验仅局限于短距离。依托量子中继，团队实现100公里光纤链路上单原子节点90%以上的高保真纠缠，首次在城域尺度光纤链路上实现了设备无关量子密钥分发，11公里链路传输距离较此前提升约3000倍，大幅推进其实用化。
相较于“墨子号”量子卫星的高成本，量子中继可依托传统光纤实现远距离量子通信，大幅降低量子网络部署成本。此次突破巩固了我国在量子信息领域的国际领先优势，为可扩展量子网络打下基础。未来，量子网络将赋能量子计算、安全通信、科学探测等领域，让人类探索世界的能力实现质的飞跃。