中国科大首次构建可扩展量子中继模块 百公里器件无关量子密钥分发实现突破

在信息技术高速发展的今天,传统通信技术正面临安全性和传输效率的双重挑战。

量子通信因其理论上"不可窃听、不可破解"的特性,被视为下一代通信技术的战略制高点。

然而,光纤传输中的信号衰减问题长期制约量子通信发展的瓶颈——每1000公里传输后,光信号强度将衰减至原始值的万亿亿分之一,这使得直接传输量子信息几乎成为不可能完成的任务。

针对这一世界性难题,中国科学技术大学潘建伟院士团队经过多年攻关,创新性地提出并实现了可扩展中继解决方案。

研究团队通过突破三项核心技术: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,成功将量子纠缠寿命延长至550毫秒,显著超过建立纠缠所需的450毫秒。

这一突破性进展首次解决了量子中继领域存在近30年的技术难题,为构建实用化量子网络奠定了坚实基础。

该成果的直接应用体现在量子密钥分发技术的重大突破上。

传统量子密钥分发需要对设备参数进行精确标定,而基于量子纠缠的"器件无关量子密钥分发"技术则完全突破了这一限制,即使设备不可信也能确保通信安全。

研究团队利用新开发的中继技术,首次实现了城域尺度(百公里级)光纤链路上的器件无关量子密钥分发,传输距离较国际最好水平提升两个数量级。

业内专家指出,这项研究具有多重战略意义:在技术层面,解决了量子通信距离受限的核心问题;在应用层面,为构建国家量子通信基础设施提供了关键技术支撑;在产业层面,将推动量子信息技术从实验室走向实际应用。

特别值得注意的是,该成果是在"墨子号"量子科学实验卫星取得系列突破后,我国在量子通信领域实现的又一重大原创性突破,进一步巩固了我国在该领域的国际领先地位。

展望未来,研究团队表示将继续完善量子中继技术,推动量子网络向更大规模、更远距离发展。

随着量子计算、量子测量等技术的协同进步,一个全新的量子互联网时代正在加速到来。

在这一过程中,中国科学家展现出的自主创新能力,将为全球量子科技发展贡献重要智慧。

从“能否实现”到“能否扩展”,再到“能否应用”,量子网络的演进路径清晰而艰难。

此次突破表明,面向国家重大需求的基础研究与工程能力结合,正在把前沿理论转化为可验证、可部署的技术体系。

随着更多跨学科协作与产业化验证推进,量子通信的安全优势将更具现实意义,也将为未来信息基础设施建设提供新的战略选项。