就在刚刚， 中科大官宣重大突破！ 2月6日，中国科学技术大学正式发布消息：潘建伟院士团队联合济南量子技术研究院、中科院上海微系统所、香港大学、清华大学等多家单位，在可扩展量子网络研究上拿下重大突破——国际上首次构建出可扩展量子中继的基本模块，把一直停留在理论层面的远距离量子网络，正式拉到现实可行的轨道上。 先说说量子网络到底有啥用？ 简单说，量子网络最核心的优势就是绝对安全，不管是银行转账、国防通信，还是政务信息传输，只要用了量子网络，就不用担心被窃听、被破解。除此之外，它还能连接未来的量子计算机，让算力实现翻倍，解决现在普通计算机解决不了的难题。 但这么好用的量子网络，之前一直没法实现远距离普及，不是科学家不想做，而是有个绕不开的难题——量子信号在光纤里传不远，传得越远，信号衰减得越厉害。 举个实实在在的例子，量子信号通过标准光纤传1000公里，最后剩下的信号只有原来的万亿亿分之一。就算我们每秒向光纤里发射100亿对量子信号，平均也要等300年，才能成功收到一对，这样的传输效率，根本没法投入实际使用。 想要解决这个问题，就必须用到量子中继技术。原理很简单，就像我们跑长途，没法一口气跑完，中间要在服务区休息、补给，量子中继就是量子信号的“服务区”，每隔一段距离设一个中继站点，让量子信号在站点之间“接力”传输，这样就能大大减少信号衰减，实现远距离传输。 这个想法，全球科学家早在几十年前就提出来了，包括美国、德国在内的发达国家，也投入了大量资金和人力研究，潘建伟团队从1998年就开始涉足这一领域，演示了量子纠缠的连接。 但近30年来，所有人都卡在了同一个关键点上：量子纠缠的寿命太短，远远不够建立相邻站点之间的纠缠连接，刚建立起一点纠缠，还没来得及完成接力，信号就消失了，根本没法实现可扩展的量子中继。 这次中科大的突破，就是彻底解决了这个卡脖子难题。团队通过改进技术，研发出了长寿命的囚禁离子量子存储器，把量子纠缠的寿命延长到了550毫秒，而建立相邻站点之间的纠缠连接，只需要450毫秒。 这意味着，量子纠缠的寿命足够完成接力，这在国际上是第一次实现，也是可扩展量子中继能够落地的核心前提。 不光解决了寿命问题，团队还实现了更高水平的传输效果。他们利用这个量子中继基本模块，成功实现了两个单原子节点之间的远距离高保真纠缠，就算光纤距离达到100公里，纠缠的保真度依然保持在90%以上，这比国际上同类实验的结果要好得多。 更关键的是，基于这项突破，团队还实现了一项更实用的成果——器件无关量子密钥分发，传输距离首次突破了100公里。 这种密钥分发技术，是目前全球最安全的保密通信方式，哪怕我们用来传输信号的设备被人动了手脚、做了手脚，只要量子纠缠的保真度达标，传输的信息就绝对安全，不用对设备参数进行复杂的校准，比之前的量子保密通信方案更实用、更可靠。 对比一下国外的进展，就能更清楚我们这项突破的含金量。 目前，德国马普所研究的量子纠缠寿命只有50毫秒左右，美国MIT的研究也才刚达到100毫秒的门槛，他们不仅没能解决寿命不足的问题，更没能构建出可扩展的量子中继基本模块，依然停留在实验室小型试验阶段，根本没法实现规模化应用。 这次的突破，不是某一个单位、某一个人的功劳，而是国内多家顶尖科研单位联手攻关的结果。 中科大主导核心技术研发，济南量子技术研究院负责相关技术验证，中科院上海微系统所研发关键器件，香港大学、清华大学在理论和实验设计上提供支持，正是这种协同合作，才让我们在量子网络领域实现了弯道超车，进一步扩大了我国在这一领域的国际领先优势。 这项突破的意义，不止于科研层面，更和我们每个人的生活息息相关。未来，随着可扩展量子中继技术的不断完善，我们将逐步建成全国乃至全球范围内的量子网络，到时候，我们的手机通信、银行转账、个人信息保护，都会变得更加安全，不会再出现信息泄露、被窃听的问题。 对于国防、政务、金融等关键领域来说，这项技术更是能起到保驾护航的作用，打破国外在高端量子技术上的垄断。 很多人可能觉得，量子技术离我们很远，都是高深莫测的科研项目，但这次的突破告诉我们，量子技术正在一步步走进现实。 从“墨子号”量子卫星上天，到现在量子中继模块落地，我国在量子科技领域的每一步，都走得很扎实，每一项突破，都在打破国外的技术封锁，彰显我们的科技实力。 现在，我们已经迈出了最关键的一步，把远距离量子网络从理论变成了现实可行的方案。接下来，科研团队还会继续攻关，进一步优化量子中继模块的性能，扩大传输距离、提升传输效率，让量子网络早日普及。 相信用不了多久，我们就能真正用上绝对安全、高效的量子通信，感受到科技发展带来的改变。
