量子网络研究取得重要进展 
中国科大首次实现全光量子中继 
 


中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、徐飞虎等在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证，为构建远距离光纤量子网络开辟了新途径。该成果于近日在国际学术权威期刊《自然·光子学》上在线发表。

在远距离量子通信的过程中，信道传递的量子态往往随着通信距离的增加而指数减少，这极大地限制了量子通信的有效传输距离。如何实现远距离量子通信一直以来都是国际研究的热点。目前主要有两种解决方案。其一是在几乎真空，量子信号损耗极小的外太空，利用卫星扩展量子通信距离；我国于2016年成功发射了国际首颗量子科学实验卫星“墨子号”，成功验证了这一方案的可行性。其二是在光纤网络中使用量子中继器，将一段长距离光纤信道分割成多段距离比较短的信道，使得量子信号不再随距离的增加而指数衰减，从而扩展量子通信距离。

鉴于量子中继器的重要科学和应用价值，国际上关于量子中继器研究的竞争非常激烈。传统量子中继器需要基于纠缠交换、纠缠纯化、量子存储三个必不可少的技术。然而，目前的量子存储性能有限，实现实用化量子中继器还需假以时日。全光量子中继方案在理论上可以实现无需量子存储的量子中继器，为利用量子中继器实现远距离光纤量子通信网络提供了另一种原则上可行的方案。