当两个量子产生“纠缠”，一个变了，另一个也会瞬变，无论之间相隔多远——借助神奇的量子纠缠现象，人类可实现量子通信，但还面临很多挑战。近期，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组，在国际上首次实现多模式复用的量子中继基本链路，如同“鹊桥”，可将量子世界里天各一方的“牛郎织女”间的通信速率提升四倍。
近年来，国际科学界梦想着构建全球性的量子通信网，但一大技术难题是量子极易衰减，在光纤中的传输距离只有百公里量级。为此，科学家们提出量子中继的思想，即将远距离传输划分为多个短距离，中间用量子中继连接，解决信号衰减问题。
量子存储器是量子中继的核心器件。“之前大家用的是发射型量子存储器，要么一次只能传输1个量子，效率低；要么一次传输多个量子，但精确率低。”李传锋教授说，他们团队一直致力于研究吸收型量子存储器，经过3年多努力，近期在国际上首次成功使用吸收型量子存储器，演示了多模式复用的量子中继基本链路。
基于吸收型量子存储器实现量子中继的原理示意图 中国科学技术大学供图
这种量子存储器可以一次捕获并存储4对纠缠量子，等于获得了四倍加速的纠缠分发速率，并且经实验验证，两个节点之间的纠缠保真度超过80%。
周宗权副教授将两个分离的量子节点比喻为“牛郎”和“织女”。“实验中，‘牛郎’和‘织女’借助量子中继这个‘鹊桥’，可以在没见面的情况下成功建立纠缠，顺利实现了通信。”他说。
李传锋（前）、周宗权（后）在实验室。 中国科学技术大学供图
北京时间6月2日，国际权威学术期刊《自然》发表了这项研究成果。审稿人给予高度评价：“这个工作是对量子中继器基本链路的一个非常直接和清晰的演示……这是一项重要成就，将为接下来的研究奠定基础。”
据悉，这项研究为建设高速率、大尺度的量子网络，提供了全新的实现方案。“下一步，我们将致力于提高存储效率和纠缠光源质量，努力实现超越光纤传输的实用化量子中继器。”李传锋说。（记者徐海涛）
