記者從中國科學技術大學獲悉，我國科研團隊在安徽省合肥市成功建成“星漢二號”多模式量子中繼網絡，實現了14.5公里的物質糾纏，有望成為未來量子網絡的根本性技術路線。相關成果于5月7日在線發表在國際學術期刊《自然·光子學》。

　　量子中繼是構建未來量子互聯網的關鍵技術。由于量子信號在光纖中傳輸時會快速衰減，科學家通過量子中繼將長距離信道分解為多段短程鏈路，分段建立物質糾纏態后再連接，從而克服光纖信道中的指數級損耗。

　　此前，量子中繼協議主要分為單光子干涉和雙光子干涉兩類。單光子干涉僅需在中間站探測到一個光子，速率較高，但對信道相位抖動敏感，保真度受限；而雙光子干涉需同時探測到一對光子，保真度高但速率低。速率與保真度之間的權衡，成為制約量子中繼性能與應用的根本矛盾。

　　為解決這一兩難困境，中國科學技術大學郭光燦院士團隊李傳鋒、周宗權、黃運鋒等人原創性提出了基于時間測量的多模式量子中繼方案，不再要求一對光子同時到達中間站點，而是允許它們“一先一后”到達，通過精確測量其時間差來預報糾纏，并借助多模式量子存儲實現任意延時糾纏光子的按需讀取。此方案成功結合了單光子干涉的高速率和雙光子干涉的高保真度優勢，支持高速率、高保真的糾纏分發，可直接兼容現有光纖網絡基礎設施。

“星漢二號”多模式量子中繼網絡，實現相距14.5公里的物質糾纏。(受訪者供圖)

　　團隊在合肥市建立了“星漢二號”多模式量子中繼網絡，這一系統糾纏保真度達78.6%，兩個量子存儲器的直線距離為14.5公里。《自然·光子學》審稿人評價，這一方案解決了量子中繼協議中長期存在的速率與保真度矛盾難題，其糾纏分發速率超過此前的城域量子中繼上百倍。

“星漢二號”多模式量子中繼藝術示意圖。(受訪者供圖)

　　李傳鋒介紹，這一工作實現了迄今為止公開報道中最遠距離的物質糾纏，標志著團隊此前發布的“星漢一號”多模式量子中繼從實驗室原理驗證推進到城市網絡環境中的應用展示，彰顯出多模式復用技術有望成為未來量子網絡的根本性技術路線。