中国科大将量子存储器间纠缠距离提升至420公里

本报讯 近日，记者从中国科学技术大学获悉，潘建伟、包小辉、张强团队联合济南量子技术研究院、中国科学院上海微系统所，成功实现两个冷原子量子存储器跨越420公里光纤量子纠缠。该方案可在230公里以上链路突破无中继纠缠分发PLOB理论极限，相关成果8月11日刊发于《物理评论快报》并获评编辑推荐，为城际尺度量子中继、跨城量子网络建设提供成熟技术方案。

量子纠缠是搭建量子通信、量子互联网的底层基础，如同量子间自带“远距离同步感应”，成对量子无论相隔多远，一方状态改变，另一方会瞬时同步变化；量子存储器则是量子信息的“中转站”，可临时留存量子信号。光子在长距离光纤传输中极易损耗流失，若缺少存储器接力，跨城量子链路将难以落地。

为实现420公里稳定纠缠，团队攻克两项行业核心难题：将存储光子波长从795纳米调整至780纳米，搭配自研低噪声频率转换方案，减少光子长途传输损耗；原创双波长三频相位锁定技术，能够抵消温度、震动带来的光路干扰，保障光子稳定完成干涉配对。

传统直接分发量子纠缠存在PLOB理论极限，链路超过230公里后纠缠成功率大幅下滑。本次创新采用单光子干涉架构，纠缠生成概率仅受半段线路损耗约束，成功突破这一理论上限，刷新全球物质量子比特纠缠距离纪录。该成果是团队多年技术迭代的里程碑：2020年实现50公里光纤量子存储纠缠，2024年建成全球首个城域三节点量子存储网络，2026年完成百公里高保真纠缠实验，本次实验一举实现纠缠距离量级跨越。

配套实验曲线图显示，本次420公里实验的纠缠成功概率显著优于以往所有同类研究，直观印证技术领先性。该技术将加速全国一体化量子信息基础设施布局，支撑远距离保密通信、分布式量子计算等多场景落地。（刘 璐）