中国科大潘建伟团队突破城域量子网络极限 构建全球首个三节点纠缠网络 开启量子互联网新纪元

       （Cii.中国2025年5月24日消息）2024年5月15日，国际顶级学术期刊《自然》以封面论文形式发布中国科学技术大学潘建伟团队的重大突破：该团队成功构建全球首个基于量子纠缠的城域三节点网络，将纠缠传输距离从实验室内的百米级跨越至城域数十公里，为未来广域量子计算与通信网络奠定基石。这项被誉为“量子互联网里程碑”的成果，标志着人类向实用化量子信息社会迈出关键一步。

       从实验室到城市：跨越百倍的距离飞跃

       在传统量子研究中，纠缠态的制备与传输受限于光纤损耗与相位噪声，多局限于实验室环境或短距离链路。潘建伟团队创新性采用“单光子干涉+量子频率转换”方案，通过将光子波长从795纳米转换为1342纳米，大幅降低光纤传输损耗。结合自主研发的三级相位控制技术——超稳腔稳频压制激光噪声、光锁相环建立相位关联、远程分时比对动态校准误差——成功将长距离信道的相位稳定性提升至亚波长级别。这一突破使纠缠生成效率较国际同类方案提高千倍，最终实现三个城域节点（间距12.5公里）间的高保真纠缠分发，网络总跨度覆盖合肥市区核心区域。

       实验数据显示，三节点间的纠缠保真度达80.3%，量子态存储时间突破107微秒，远超往返通信所需时间。这意味着网络已具备支持分布式量子算法的实时操作能力，为构建多节点量子计算机集群扫清障碍。

       颠覆性架构：星形拓扑赋能未来网络

       此次建成的城域网络采用创新星形拓扑结构，以中国科大东区、合肥创新产业园、安徽光机所为三个锚点节点，通过光纤互联形成全互联架构。其核心技术突破在于：

       并发纠缠生成：利用量子随机数发生器动态切换用户对，实现三链路纠缠态同步制备，实验验证显示所有链路均可独立维持纠缠态；

       混合存储技术：采用冷原子量子存储器（存储寿命100微秒）与DLCZ协议（原子-光子纠缠），在保证纠缠质量的同时实现多模式复用，为未来扩展至千节点网络提供架构范本。

对比国际同行基于固态色心体系的方案，中国科大网络在纠缠速率、节点扩展性等核心指标上实现两个数量级超越，被《自然》审稿人誉为“重新定义了城域量子网络的可行性边界”。

       量子革命落地：从科幻到现实的五大应用场景

       分布式量子计算：三节点网络已验证Shor算法核心模块的可行性，未来可通过千公里级量子中继器连接多地算力中心，构建破解RSA加密的“量子算力航母”；

       亚厘米级导航：利用纠缠网络实现跨区域原子钟同步，将定位精度从米级提升至厘米级，为自动驾驶、地质监测提供革命性支持；

       量子传感网络：通过多节点协同测量，可探测地球重力场细微变化，为地震预警、地下资源勘探提供毫米级精度；

       盲量子计算：用户无需信任服务器即可完成量子计算，为金融、医药等领域的隐私计算提供终极解决方案；

       全球量子通信：作为量子中继技术验证平台，该网络已具备向城际扩展的潜力，预计2030年前实现北京-上海-合肥量子骨干网。

        全球学界震动：中国领跑量子互联网赛道

       “这是量子通信领域的分水岭事件。”《自然》杂志评价道。国际量子信息领域权威专家、麻省理工学院Vladan Vuleti?教授指出：“潘团队证明了城域量子网络的可扩展性，其技术方案可直接转化为电信级基础设施。”目前，欧盟、美国已启动专项计划跟进研究，全球量子科技竞争进入白热化阶段。

       中国科大团队透露，下一步将向两个战略方向突破：一是将工作波长迁移至1550纳米通信波段，与现有光纤网络无缝兼容；二是研发多路复用原子存储器，目标将纠缠节点密度提升100倍。据团队首席科学家陆朝阳透露：“我们正在研制的首个量子中继器原型机，有望在2025年实现百公里级纠缠中继。”

       二十年磨一剑：从实验室到产业化的中国量子之路

       这项突破背后是持续二十年的技术攻坚：2001年潘建伟团队建立首个量子实验室，2016年发射“墨子号”实现星地纠缠，2020年建成50公里光纤双节点网络。此次城域网络的问世，标志着中国在全球量子通信竞赛中完成从跟跑到领跑的历史性跨越。正如潘建伟在论文中所言：“这不仅是技术的胜利，更是中国基础科研体系能力的集中展现。”

       随着全球量子互联网军备竞赛升温，这场由中国人定义的“第二次量子革命”，正在重塑未来三十年的科技版图。