国际首个基于纠缠的城域量子网络成功构建

记者16日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、包小辉、张强等首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠，并以此为基础构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络。该工作使得现实量子纠缠网络的距离整整由以往的几十米提升至几十千米，为后续开展盲量子计算、分布式量子计算、量子增强长基线干涉等量子网络应用奠定了基础。相关成果15日在线发表于国际学术期刊《自然》上。

基于量子网络，可以实现广域量子密钥分发以及分布式量子计算和量子传感，构建量子互联网的技术基础。目前，基于单光子传输的量子密钥网络已发展成熟，而面向分布式量子计算、分布式量子传感等的量子网络应用，需要采用量子中继技术在远距离量子存储器间构建量子纠缠，再通过广域量子隐形传态将各个量子信息处理节点连接起来。

独立量子存储器间建立远距离纠缠的主要挑战是，如何控制单光子相位。为解决这一难题，团队设计并发展了一套非常精巧的相位控制方案，首先通过超稳腔稳频来压制控制激光线宽，其次通过光锁相环来构建读写激光间的相位关联，最后通过远程分时相位比对来构建两节点间的相位关联。采用以上相位控制技术，并利用量子频率转换，团队成功实现了相距十几千米远的量子存储器之间的纠缠。以此为基础，研究团队构建了国际上首个城域三节点量子纠缠网络。该网络可以在任意两个量子存储器节点间建立纠缠。

审稿人对该工作给予高度评价，认为“他们的成果开启了量子互联网研究的新篇章”，“为未来大规模量子网络铺平了道路”。