
在中国科学技术大学的实验室里,一组科学家刚刚完成了一次足以载入史册的“连通”。
8月11日,国际物理学顶级期刊《物理评论快报》以“编辑推荐”的形式,发表了中国科大潘建伟、包小辉、张强团队与合作者的一项最新成果——他们成功实现了两个冷原子量子存储器之间,跨越420公里光纤的量子纠缠。
420公里,这是什么概念?这几乎是从上海到南京的直线距离。
而在此之前,人类在光纤中直接传输量子纠缠的“理论极限”,只有100多公里。中国科学家把这个极限推到了230公里以上,并且在此基础上继续跨越,最终实现了420公里的纠缠分发。
更令人惊叹的是,2016年,潘建伟团队发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,当时实现的是千公里级的自由空间量子纠缠分发,那是“上天”。而这一次,他们是在光纤中实现,这是“入地”,是真正服务于城际地面量子网络的底座技术。
你可能要问,量子纠缠是什么?
如果你还记得那张著名的“幽灵般的超距作用”的比喻,那么今天,这个“幽灵”沿着光纤走了420公里,依然和它的同伴保持着诡异的同步。
这件事的意义,远不止是“又破了一个纪录”。它意味着,我们正在从“信息互联网”时代,扣响“量子互联网”时代的大门。
为什么这件事这么难?
其实,让两个光子纠缠不难,让它们在地面光纤里跑几百公里还要保持纠缠,难如登天。
最大的拦路虎是“损耗”。光子每跑一段距离就会被光纤吸收或散射,信号以指数级衰减。在标准光纤里,传输100多公里后,信号基本就淹没在噪声里了。传统的做法是在中间建“中继站”,把信号读取、放大再重发。但量子态不能复制,传统中继失效。
量子中继的核心思想是“纠缠交换”和“纠缠纯化”,但实际操作起来,就像在几百公里外让两片树叶保持同步振动——必须克服长光纤的相位抖动、独立激光器的频率漂移,还要把量子存储器的波长从795纳米精准地转换到光纤损耗最低的波段。
潘建伟团队用一套精妙的“双波长三频相位锁定技术”,解决了这些难题,让420公里外的两个原子,依然像心有灵犀的双胞胎一样同步。
从50公里到420公里:一段长达六年的长征
中国科大团队在这一领域的突破,是一部步步为营的奋斗史。
2020年,他们实现了经由50公里光纤的双节点纠缠。2024年,他们在合肥构建了国际首个城域三节点量子存储网络。2026年,他们又实现了百公里高保真双节点纠缠。
六年时间,距离从50公里到420公里。这不仅是数字的增长,更是从“城域”迈向“城际”的关键一步。这意味着,未来在合肥、南京、上海这样的城市群之间,构建起一张真正意义上的“量子互联网”,技术上已经不再是空想。
为什么“量子互联网”值得期待?
如果说我们今天的互联网传输的是“信息”,那么量子互联网传输的是“量子态”。这带来两个根本性的变化:
一是无条件安全。任何对量子态的窃听都会破坏它本身,通信双方会立刻察觉。这将彻底终结当下“道高一尺魔高一丈”的信息安全攻防战。二是算力飞跃。量子互联网能将分布在不同地点的量子计算机连接起来,形成“量子算力云”,算力将呈指数级增长。
《物理评论快报》将其选为“编辑推荐”,意味着这是他们认为具有特别重要性、创新性和广泛兴趣点的成果。
从2016年“墨子号”升空,到2026年光纤纠缠跨越420公里,中国科学家走通了天地两条路。这一次,他们铺设的不是光缆,而是连接量子世界的“高速公路”。当高速公路修好,上面跑的“车”会是什么?是绝对保密的通信密钥,是破解药物分子结构的能力,是洞察金融风险的算力,或许是量子计算时代真正来临的曙光。
也许在不久的将来,我们会这样描述这一天:2026年8月11日,人类离那个“绝对安全、算力无限”的世界,又近了一步。 而迈出这一步的,是中国科学家。