各位好,我现在来聊聊最近我国量子网络领域的一个大新闻。就在北京2月7日这天,中国科学技术大学的潘建伟院士和他的研究团队搞出了两件大事,把未来量子信息网络的基础打得牢牢的。这不仅是给远距离、高安全的量子通信铺好了路,也让咱们国家在这个战略前沿上的实力又硬气了不少。 量子信息科学的长期目标是建个全球性的量子网络,想和今天的互联网比能力那可是强得太多。通过量子精密测量,咱们能达到前所未有的感知精度;通过量子通信,能实现原理上绝对安全的信息传输;再加上分布式量子计算,就能获得超越经典计算机的指数级算力。要实现这些,核心物理资源就是“量子纠缠”。但问题是,如何在远距离里实现确定性的量子纠缠分发一直是个大难题。 以前用光纤传量子信息时,能量损耗太大,纠缠效率会随距离指数级衰减,简直像一道天堑拦住了去路。国际上公认的“量子中继”方案就是在传输路径上设置节点,把长链路拆成短链路来传。理论上,在1000公里光纤里用这种方法,效率能比直接传输提高百亿亿倍。 不过说起来容易做起来难,以前实验里的量子纠缠寿命太短了,研究人员还没来得及把它和相邻节点连起来它就没了。潘建伟团队针对这个老大难问题下了狠功夫,发展了基于囚禁离子的物理体系。他们把量子存储器的寿命大大延长了,还搞定了离子和光子之间的接口转换,单光子纠缠制备的保真度也提高了不少。 这些技术整合在一起后,团队首次实现了纠缠寿命比建立时间还长的量子纠缠对。这就意味着他们把可扩展量子中继器的基本模块搭好了,这个模块能稳稳地产生和存储纠缠,还能和别的模块连上。这下子就扫清了构建多级网络、实现超远距离纠缠分发的最大障碍。 有了这个模块作后盾,团队又搞了个更显眼的实验:在两个相距遥远的铷原子节点之间建了高保真度的纠缠。最厉害的是在这个基础上,他们把“设备无关量子密钥分发”(DIQKD)的安全传输距离推到了百公里级别。DIQKD可是量子密码里最安全的协议之一,不怕设备有问题也能绝对安全。 过去国际上DIQKD最远也就传个十公里左右,咱们这次一下子提升了两个数量级。这不仅是验证了他们的中继模块厉害,也把这一“黄金标准”的安全通信技术向实用化推了一大步。 这两篇发在《自然》和《科学》上的重量级成果可不是随便来的,那是咱们长期坚持基础研究、啃核心技术的结果。从克服纠缠寿命短板建模块,到用这个模块实现远距离原子纠缠并刷新DIQKD纪录,研究路径非常清晰。潘院士说这是“攀登科学珠峰”的精神结出的硕果。 这对未来建覆盖城市甚至全球的量子网络很重要,巩固了咱们在国际竞争中的领先地位,也为网络安全、高性能计算等发展开辟了新路子。