智能时代基于量子中继的量子通信网络技术取得重大突破推动社会信息传输效率与安全性达到新高度
近日，我在研究中取得了重大突破，实现了基于量子中继的量子通信网络技术，在此之前首次成功将相距50公里光纤中的两个量子存储器进行纠缠。合作伙伴包括中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位的科学家们，我们共同运用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术，将这两个位于不同位置的存储器成功连接起来，为构建一座基于量子的长距离通信网络打下坚实基础。
目前，人们通常通过卫星传输来实现广泛覆盖，再利用地面上的光纤网络来提供城镇和城市之间的地面覆盖。然而，由于光信号在长距离传输过程中的指数衰减问题，点对点的地面安全通信距离仅限于百公里左右。为了克服这一限制，并推动地面上长距离安全通信，我们曾尝试采用分段传输方法，即通过多个连续的量子中继站点级联式地进行数据传送，但每个这样的步骤只能覆盖几千米长度。
我们团队则采取了一种环形腔增强技巧，以提高单个原子的耦合效率，并且优化了整个系统的工作效率。这项改进使得我们能够显著提升原有设计中的光与原子的结合能力。在接下来的一系列实验中，我们自主研发了一种周期极化铌酸锂波导，这样做不仅延伸了存储设备所能使用的波长范围，从原来靠近红外区（795 nm）的波段转移到更为通用的通信波段（1342 nm），而且经过50公里以上的玻璃管道后，只是轻微衰减至三分之一，而非之前那种会迅速降低到几乎无电信号可见的情况；这种改进让我们的系统性能提升了16倍之多。此外，我们还开发了一套双重相位锁定方案，这项创新帮助我们控制远程环境内产生的问题，即即便是在经过漫长旅途后的电子信号也不会因为小差异而失去同步，使得最终结果稳定可控。
最后，我们集成了所有这些先进科技并展示了两端节点间经由50公里玻璃管道共享的一致性，以及通过另一个22公里以外的地方连接时同样保持一致性的成果。这份成就激起了美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》及英国《新科学家》的广泛关注，被誉为向实现真正意义上的“量子互联网”迈出巨大的一步。