原標題：相距14.5公里光子“隔空同步” 從合肥出發奔向全球量子互聯網，中國科大邁出關鍵一步

實驗室裏的分光步驟 攝 田星星

　　相隔14.5公里，兩個微小的光量子實現了狀態的“隔空綁定”。日前，中國科大團隊打造的“星漢二號”多模式量子中繼網絡，在合肥城市光纖中刷新遠距離物品質子糾纏世界紀錄。

　　這項看似抽象的科學突破，實則解決了困擾全球科學家數十年的難題：讓量子信號能真正跨城、跨國接力。這讓絕對安全的未來量子通信離現實更近一步。

　　從14.5公里起步

　　未來的目標是“覆蓋全球”

　　“我們最終要建設一個覆蓋全球的量子互聯網。”中國科大物理學院教授、博導周宗權描述著未來量子互聯網的樣貌，“可能每隔50-100公里就有一個量子中繼站，它們具有類似現在經典中繼的功能，能夠‘接力’傳遞量子信號。”

　　在合肥，周宗權和團隊成員已經給出了一個未來量子互聯網的“小樣”：在中國科大東區與合肥國家實驗室之間，一條光纜如同光量子的“超級跑道”，跨越14.5公里，連接起兩頭的量子記憶體，而光量子就在這條跑道上“狂奔”，完成了迄今為止城市光纖中最遠距離的物品質子糾纏。

　　走進位於中國科大東區的中國科學院量子信息重點實驗室，光量子、量子糾纏這些抽象的概念變得具象了一些。

　　在這裡，有一整條“處理”光的“流水線”：光穿過一排排透鏡，打到晶體上産生光子，然後被收集、“打包”、存儲，它們有的被放進量子記憶體，有的被耦合進光纖，成為量子糾纏的“信使”。而在合肥國家實驗室，也有著這樣一整套“流水線”。

　　分隔兩地的量子記憶體就像泉眼，釋放出的泉水（即光子）源源不斷地流向中繼站，最終在中繼站被觀測到，兩端泉眼（量子記憶體中的光量子）的狀態就會被糾纏起來。整個過程就像兩個相距14.5公里的“糾纏骰子”，無需任何連接，一個投擲點數落定，另一個會瞬間呈現對應的點數，隔空同步，不受距離影響。

　　放在量子通信裏，這樣的量子糾纏是實現真正遠距離、無漏洞安全通信的核心前提。量子糾纏可以讓兩端節點天然“同步”，一旦有人竊聽、攔截光子，糾纏狀態立刻改變，通信雙方瞬間察覺，實現理論上的絕對安全。

　　在國際既有方案之外

　　中國科大造出“第三種方案”

　　“可以把通道中奔跑的光子看成‘信使’，以往國際上的方案，要麼是測一端到達的光子，要麼是需要兩端的光子同時到達，不能有絲毫偏差，才能完成配對。”而不論用哪種方法都是速度和保真度的兩難——要快就不夠穩，要穩就快不起來。

　　而在中國科大團隊的研究下，“第三種方案”橫空出世，即時間測量預報的多模式量子中繼方案。“有上千個模式，相當於有1000多路‘光子大軍’往中間跑，兩端的光子即便一先一後到達，也能夠完成配對。”

　　曾經國際上要100秒才能完成的量子配對，現在1秒就能完成，較此前國際最優水準提升了100倍！而保真度能夠達到78.6%，在國際上首次越過了71%這個量子非局域性檢驗的界限。這就意味著兩地的物質之間存在著跨越空間的非局域量子關聯。

　　用了5年讓量子糾纏

　　從實驗室“跑進”城市光纖

　　把時鐘撥回到5年前。

　　2021年，在實驗室裏，周宗權及團隊成員守著相隔3.5米的兩台量子記憶體，用1小時完成了一次量子糾纏分發。“那是‘星漢一號’，還只是在實驗室裏做量子糾纏，但成功展現了時分復用技術用於量子中繼的原理可行性。”那時讓周宗權欣喜若狂的突破，如今在他看來不過爾爾。

　　5年的時間，團隊讓量子糾纏從中國科大的實驗室“跑”了出來，跑進了合肥的城市光纜裏。

　　“用的就是我們普通的城市光纜，不用對光纖信道進行苛刻的相位鎖定改造。”周宗權解釋，這就意味著未來的量子中繼可以直接相容現有的城市光纖，相當於為規模化量子中繼清除了“重新鋪路”這個難題。

　　如果説以往的量子中繼猶如“金枝玉葉”，需要“定制化”的“跑道”，來保證光子傳輸；“星漢二號”所採用的方案則像個“不挑食”的“平民子弟”，主打一個“好養活”。

　　正是因此，“星漢二號”的多模式復用技術有望成為未來量子網絡的根本性技術路線。

　　很多人好奇，攻克量子中繼、搭建量子互聯網，離普通人的生活有多遠？

　　周宗權將未來應用拆分為三大核心方向，覆蓋國家安全、科技産業、精準感知：政務、國防等核心領域通過量子互聯網傳輸數據實現“絕對密話”；將全球各地量子計算機聯網，形成“超級算力”；可以讓全球量子感測器互聯，在天文等領域實現更精密的測量。

　　“星漢二號，名字出自曹操的《觀滄海》：日月之行，若出其中；星漢燦爛，若出其裏。”周宗權平實的語氣中暗含著團隊共同的雄心壯志，“我們錨定的，就是建立起覆蓋全球的量子互聯網！”這一壯志並非停留在豪言之上，它已然走進了合肥的城市光纜中，也將跑向更遠的遠方。（文 張玉蓮）