首个！中国科大构建出基于纠缠的城域量子网络

研究背景和目标

量子网络是大尺度量子信息处理的基本要素，它可以实现广域量子密钥分发以及分布式量子计算和量子传感，构成了未来“量子互联网”的技术基础。此前，量子纠缠网络的距离通常限制在几十米之内，而中国科学技术大学的科研团队成功地将这个距离提升到了几十公里。这一突破性成果是在2024年5月15日由国际学术期刊《自然》杂志在线发表的。

研究方法和过程

为了实现远距离的量子纠缠，科研团队面临的主要挑战是如何控制单光子的相位。他们设计并发展了一套精巧的相位控制方案，包括通过超稳腔稳频压制控制激光线宽，通过光锁相环构建读写激光间的相位关联，以及通过远程分时相位比对构建两节点间的相位关联。此外，他们还利用了量子频率转换技术。

研究成果和影响

基于这套相位控制技术和量子频率转换，科研团队成功地实现了相距十几千米远的量子存储器之间的纠缠。以此为基础，他们构建了国际上首个城域三节点量子纠缠网络，该网络可以在任意两个量子存储器节点间建立纠缠。这项研究成果不仅将现实量子纠缠网络的距离提升了三个数量级，而且为后续开展分布式量子计算、分布式量子传感等量子网络应用奠定了科学与技术基础。审稿人对这项工作给予了高度评价，认为“他们的成果开启了量子互联网研究的新篇章”，“为未来大规模量子网络铺平了道路”。

国际认可和比较

这项成果在纠缠效率方面相较于美国哈佛大学在同一期《自然》杂志上发表的成果有明显优势，比哈佛大学的工作高两个数量级以上。这一国际领先的成就表明中国科大的研究成果已经得到了国际的认可，并在量子网络领域取得了显著的领先地位。

结论

中国科大的科研团队在构建基于纠缠的城域量子网络方面取得了重大突破，这一成果不仅推动了量子信息科学的发展，也为未来的“量子互联网”打下了坚实的基础。这一成就不仅展示了中国在量子科技领域的实力，也为中国在全球量子科技竞争中占据了重要地位。