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中国科学家建成“星汉二号”量子中继网络，实现14.5公里远距离物质纠缠



“星汉二号”多模式量子中继艺术示意图。图片来源：新华社（受访者供图）

据新华社消息，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权、黄运锋等研究人员在安徽省合肥市成功建成“星汉二号”多模式量子中继网络，在相距14.5公里的两个量子存储器之间实现了物质纠缠。该成果已于5月7日发表于《自然·光子学》（Nature Photonics）。

量子中继是构建未来量子互联网的关键技术。此前，量子中继协议主要分为单光子干涉和双光子干涉两类。单光子干涉仅需在中间站探测到一个光子，速率较高，但对信道相位抖动敏感，保真度受限；而双光子干涉需同时探测到一对光子，保真度高但速率低。速率与保真度之间的权衡，成为制约量子中继性能与应用的根本矛盾。为解决这一两难困境，研究人员提出了基于时间测量的多模式量子中继方案，不再要求一对光子同时到达中间站点，而是允许它们“一先一后”到达，通过精确测量其时间差来预报纠缠，并借助多模式量子存储实现任意延时纠缠光子的按需读取。此方案成功结合了单光子干涉的高速率和双光子干涉的高保真度优势，支持高速率、高保真的纠缠分发，可直接兼容现有光纤网络基础设施。研究人员在合肥市建立了“星汉二号”多模式量子中继网络，这一系统纠缠保真度达78.6%，两个量子存储器的直线距离为14.5公里。这一工作实现了迄今为止公开报道中最远距离的物质纠缠，标志着团队此前发布的“星汉一号”多模式量子中继从实验室原理验证推进到城市网络环境中的应用展示，彰显出多模式复用技术有望成为未来量子网络的根本性技术路线。（新华社）