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量子网络迎重大突破!中国团队攻克传输难题,实用化迈出关键一步

2026-03-12

量子网络一直用不了,到底卡在哪了?

我们平时用的手机、宽带,靠的都是经典光纤通信,信号传远了变弱,加个信号放大器就能重新增强,轻轻松松跨城市、跨国家传输。

但量子信号完全不一样,它有个特殊的物理规则,就是不能被复制放大,一旦光子在光纤里被吸收或者散射,量子信号直接就废了,再也找不回来。

给大家算笔明白账,普通商用光纤里,量子信号每传100公里,强度就只剩原来的百亿分之一,要是传到1000公里远,信号弱到几乎等于没有。

就算用最强的光源,每秒发射几百亿对纠缠光子,想成功接收到一对,可能要等上好几百年,这样的效率根本没法实际用。

除了信号衰减,还有一个更棘手的问题,就是量子纠缠的存活时间太短。量子中继的思路,其实就像咱们长途通信的中继站,把长距离分成一小段一小段,每段先建立量子纠缠,再把这些小段的纠缠连起来,就能实现远距离传输。

但这个办法有个硬性要求:纠缠态必须活的足够久,得等相邻两个节点成功连上,纠缠态还不能消失。

过去将近30年,全球好多顶尖科研团队都在做这个研究,可一直没成功,就是因为做出来的纠缠态死得太快,还没等两个节点连上,纠缠就失效了,只能在实验室里做单个节点的演示,没法把多个节点连起来组网,这就是量子网络迟迟没法实用化的核心障碍。

这次突破到底牛在哪?解决了最核心的寿命难题

潘建伟团队就是盯着上面这两个难题,专门啃硬骨头,从量子存储、纠缠生成、信号对接三个关键地方下手,跳出了以前的老思路,做出了全球第一个能拓展扩展的量子中继基本模块。

最核心的突破,就是把量子纠缠的寿命拉长到了550毫秒,而相邻两个节点建立纠缠,只需要450毫秒,纠缠存活时间比需要的时间多了100毫秒,刚好能保证节点之间稳稳连上,不会出现还没连好就失效的情况。

可能大家对毫秒这个单位没概念,简单说,550毫秒就是半秒多一点,别看时间短,放在量子领域已经是巨大的进步。

以前全球同类研究,纠缠寿命都达不到450毫秒的门槛,连最基本的节点连接都做不到,现在咱们团队跨过了这个门槛,就意味着量子中继不再是孤立的节点,而是能一个接一个连起来,慢慢拓展成大范围的量子网络。

这个可扩展模块还有一个关键优势,就是能适配现有的光纤网络,不用重新铺线,能直接和咱们现在用的通信光纤兼容。

这一点特别重要,要是必须重新搭建专用线路,成本和难度会成倍增加,兼容现有光纤,就大大降低了后续规模化组网的门槛,也让这项技术能更快落地应用。

这项突破,到底能带来什么实际改变?

很多人会问,量子网络搞成了,对普通人、对国家有什么用?首先最直接的就是信息安全,现在我们的网银、政务数据、个人隐私,靠的是传统加密技术,未来量子计算机成熟后,这些加密方式很容易被破解,而量子通信是靠物理原理保障安全,理论上没法被窃听、被破解,能彻底解决信息传输的安全隐患,不管是金融、政务还是国防领域,都能杜绝信息泄露的风险。

其次,量子中继模块成熟后,能慢慢搭建城际、跨省甚至全国性的量子通信网络,把各地的量子计算设备、量子传感设备连起来,形成量子算力互联网。

就像现在的云计算把分散的电脑算力连起来一样,量子互联网能让算力呈指数级提升,在药物研发、气象预测、材料科学、人工智能这些领域,都能实现现在做不到的突破。

从全球竞争来看,量子科技是大国科技博弈的核心赛道,之前欧美国家在量子计算部分领域占据优势,而这次我国在量子中继、量子通信领域拿下全球首个可扩展模块的突破,进一步巩固了咱们在量子通信领域的领先位置,也为后续全球量子网络标准制定、技术落地,争取到了更多话语权。

从实验室到实际应用,接下来要走的路

这次突破是从理论到实用的关键转折点,但不代表量子网络马上就能全面普及。接下来团队需要做的,是把这个基本模块进一步优化,提升纠缠生成的效率和稳定性,尝试把更多节点连起来,测试长距离组网的实际效果,还要降低模块的制造成本,让它能批量生产。

从行业层面来看,后续可以先在小范围试点应用,比如政务内网、金融机构的核心数据传输,先搭建小规模的量子通信链路,验证技术的稳定性和安全性,再慢慢向更大范围推广。同时,相关的配套技术、行业标准也需要同步完善,让这项前沿技术能真正融入现有的通信体系,发挥最大价值。

权威数据与成果来源

1. 研究成果相关论文:《Science》期刊发表的可扩展量子中继模块研究、《Nature》期刊发表的长寿命量子纠缠生成技术相关论文

2. 核心技术数据:量子纠缠寿命550毫秒,节点纠缠建立所需时间450毫秒,数据来源于中国科学技术大学潘建伟团队官方实验成果发布

3. 光纤传输损耗数据:参考国际通用标准商用光纤量子信号传输衰减参数,符合量子通信领域公认实验数据

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