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【中国科学报】研究实现量子存储器间跨越420公里量子纠缠

2026年08月14日 中国科学报 王敏
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记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、包小辉、张强等与济南量子技术研究院、kaiyun官网入口上海微系统与信息技术研究所等单位的研究人员合作,在远距离量子中继研究中取得重要突破,成功实现两个冷原子量子存储器间跨越420公里光纤的量子纠缠,并在230公里以上距离突破无中继量子纠缠分发的理论极限。这一成果大幅延长了物质量子比特间的纠缠距离,为城际尺度量子网络构建奠定了基础。8月11日,相关研究成果发表于《物理评论快报》。

量子存储器间的远距离纠缠是构建量子互联网的技术基础。拓展量子存储器间纠缠距离的关键在于提升纠缠成功率。为此,该团队多年来持续开展基于单光子干涉的纠缠连接研究,解决了长光纤相位锁定、独立激光器远程相位同步、高效率低噪声量子频率转换等技术难题。然而,将纠缠距离延长至几百公里,还需进一步降低信道传输损耗,提升单光子相位锁定的长期稳定性。

在该实验中,研究团队将量子存储器的波长由795纳米切换至780纳米,并更换量子频率转换方案,使信号光子能够匹配光纤的超低损耗传输窗口。在单光子锁相方面,他们发展了结合全时与分时的双波长三频相位锁定技术,大幅提升了超长光纤情形下光子锁相的长期稳定度。结合这两项新技术,研究人员在不同长度光纤链路下开展了双节点纠缠实验研究。实验发现,直至420公里,来自两个冷原子量子存储器的出射光子仍能保持稳定的单光子干涉,存储器间的量子纠缠也得到了直接验证。

该实验不仅实现了存储器间纠缠距离的大幅延长,也在纠缠分发成功率上取得重要突破。直接纠缠分发的成功率与整个信道的传输效率成正比,而该实验采用单光子干涉进行纠缠连接,因此纠缠成功率仅与一半信道的传输效率成正比,所以在远距离情形(230公里以上)下可以突破量子纠缠直接分发的理论界限。

相关论文信息:https://doi.org/10.1103/ccd6-rf1s

(原载于《中国科学报》 2026-08-14 第1版 要闻)

打印 责任编辑:宋同舟

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