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新華社合肥5月7日電（記者何曦悅、戴威）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(wǎng)絡，實現(xiàn)了14.5公里的物質糾纏，有望成為未來量子網(wǎng)絡的根本性技術路線。相關成果于5月7日在線發(fā)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(lián)網(wǎng)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(tài)后再連接，從而克服光纖信道中的指數(shù)級損耗。

此前，量子中繼協(xié)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(chuàng)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(xiàn)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(yōu)勢，支持高速率、高保真的糾纏分發(fā)，可直接兼容現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡基礎設施。

“星漢二號”多模式量子中繼網(wǎng)絡，實現(xiàn)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(wǎng)絡，這一系統(tǒng)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?！蹲匀弧す庾訉W》審稿人評價，這一方案解決了量子中繼協(xié)議中長期存在的速率與保真度矛盾難題，其糾纏分發(fā)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(xiàn)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(fā)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(wǎng)絡環(huán)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(wǎng)絡的根本性技術路線。