記者從中國科學技術大學獲悉，近日，該校潘建偉院士團隊在量子網絡領域取得重要突破，首次實現可擴展量子中繼的基本模塊，并在此基礎上首次將器件無關量子密鑰分發的傳輸距離突破百公里。相關成果分別于3日和6日在國際學術期刊《自然》和《科學》發表。

△兩個離子（原子）通過百公里光纖建立了確定性的糾纏，實現了器件無關量子密鑰分發。

量子信息科學的終極目標是構建高效、安全的量子網絡：利用量子精密測量實現對信息的高精度感知、利用量子通信實現信息的安全和高效傳輸、利用量子計算實現信息的指數級加速處理，從而實現對物質世界認知能力的革命性飛躍。構建量子網絡的基本要素是遠距離確定性量子糾纏分發，但一直面臨一個難以解決的問題，就是量子信號在光纖中的衰減，嚴重制約了量子糾纏分發的距離。為解決量子通信遠距離傳輸信號衰減問題，科學家們想到了“量子中繼”技術，相當于在量子信號的“長途旅程”中設置多個“中轉站”，在相鄰站點之間產生糾纏，再將各段糾纏連接起來以實現遙遠地點之間的糾纏分發。為了保證量子糾纏連接能夠有效實現，科研團隊在國際上首次實現長壽命量子糾纏，在糾纏的存活時間內確保與之相鄰的糾纏能夠有效產生，從而成功構建了可擴展量子中繼的基本模塊，使得遠距離量子網絡成為現實可能。

此外，科研團隊在器件無關量子密鑰分發領域也取得新突破。量子密鑰分發是量子通信安全性的核心，而在器件無關方案下，即使量子器件本身完全不可信，生成的密鑰依然安全。此前國際上這項技術的傳輸距離最多只有幾百米，而這次我國科研團隊依托量子中繼技術的突破，實現了原子節點間的遠距離高保真糾纏，在此基礎上首次將器件無關量子密鑰分發的傳輸距離突破百公里。

這兩項核心技術突破，不僅鞏固了我國在量子科技領域的國際領先優勢，也為未來構建量子互聯網的目標奠定了基礎。

中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉介紹說，再經過10到15年的努力，通用的量子計算機如果變成現實之后，利用量子中繼的基本模塊和與設備無關的密鑰分發，就可以把所有的量子計算機連成一個網絡。這樣的話，量子互聯網就會真正變成現實，實現對世界的信息精確感知，能夠為我們去理解整個物質世界提供一種革命性的手段。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）