中国科大首次实现全光量子中继：为远距离光纤量子网络开辟了新途径

根据中国科学技术大学的官方报道，中国科学技术大学教授潘建伟以及陈宇翱、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期刊《自然-光子学》上在线发表。

据介绍，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。

据悉，量子中继的基本原理是采用分段纠缠分发与纠缠交换相结合来拓展通信距离，其核心是量子存储技术，通过对光子比特进行缓存，可大幅提升纠缠连接效率。

量子中继可以解决光子信号在光纤内指数衰减的重大难题，是未来实现超远距离量子通信的重要途径之一。为满足远距离量子中继的实际需求，量子存储器需要对单量子态进行长时间存储且具备高读出效率。