记者8月13日从量子合肥国家实验室获悉，合肥国家实验室、中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等科研人员联合多家单位，在远距离量子中继研究上取得重大突破，成功让两个冷原子量子存储器，跨越420公里光纤实现量子纠缠，并且在230公里以上距离，突破了无中继直接分发量子纠缠的理论极限，向着构建城际规模的量子互联网迈出关键一步。该成果8月11日发表在国际知名期刊《物理评论快报》，被选为编辑推荐论文。

什么是量子存储器之间的远距离纠缠？通俗来讲，量子纠缠就像一对“心灵感应”的量子粒子，无论相隔多远，一个粒子状态发生变化，另一个会瞬间同步变化。量子存储器相当于量子世界的“中转站”，可以把量子信息暂时存下来。把两个相隔几百公里的量子存储器建立起这种“心灵感应”，就是远距离存储器纠缠，这是搭建量子互联网的核心基础，未来可用于远距离保密量子通信、多地点协同量子计算、高精度分布式传感等诸多场景。

长距离传输中，光子在光纤里会不断损耗，距离越远，建立这种量子“心灵感应”的难度就越大，这一直是困扰科研人员的难题。此前，中国科大团队2020年实现50公里光纤的双节点量子存储器纠缠；2024年建成全球首个城域三节点量子存储网络；2026年又完成百公里级别高保真双节点纠缠，此次直接把距离推进到420公里，实现量级跨越。

想要拉远两个量子存储器的纠缠距离，核心就是提高纠缠建立的成功率。研究团队多年攻关，攻克长光纤相位锁定、远距离激光器同步、高效率低噪声量子频率转换等一系列技术难关。为挑战数百公里传输，科研人员做了两处关键技术改进：调整量子存储器发光波长，优化频率转换方案，让光子更适配光纤低损耗传输；创新研发双波长三频相位锁定技术，解决超长光纤线路下光子信号不稳定的痛点，保障信号长时间稳定工作。

实验中，即便相隔420公里光纤，两处冷原子量子存储器发出的光子依旧可以稳定完成单光子干涉，成功建立起量子纠缠。常规直接分发纠缠，信号损耗会随整条链路衰减；而本次实验采用单光子干涉实现纠缠连接，只受一半链路损耗影响，在230公里以上距离打破了传统直接纠缠分发的理论上限（PLOB界限），大大提升长距离下纠缠建立的成功概率。

据介绍，这项成果大幅刷新物质量子比特之间纠缠距离纪录，不再局限于一座城市内部，让跨城市搭建量子网络从构想走向现实。未来依托这套技术，不同城市之间有望实现量子信息互联互通，带动量子保密通信、分布式量子计算等应用落地。（安徽商报记者 郜征）