5月7日，中国科学技术大学科研团队在安徽省合肥市成功构建“星汉二号”多模式量子中继网络，实现了14.5公里的物质纠缠。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》。
量子中继技术被认为是未来量子互联网的核心。由于量子信号在光纤传输中会迅速衰减，科学家通过量子中继将长距离信道分割为多段短链路，分段建立物质纠缠态后再连接，从而解决光纤信道中的指数级损耗问题。
此前，量子中继协议主要分为单光子干涉和双光子干涉两类。单光子干涉速率较高，但对信道相位抖动敏感，保真度受限；双光子干涉保真度高，但需要同时探测一对光子，速率较低。速率与保真度之间的矛盾，成为制约量子中继性能的关键问题。
为突破这一瓶颈，中国科学技术大学郭光灿院士团队的李传锋、周宗权、黄运锋等人提出了基于时间测量的多模式量子中继方案。该方案允许一对光子“先后”到达中间站点，通过精确测量时间差预报纠缠，并借助多模式量子存储实现按需读取。这一创新结合了单光子干涉的高速率和双光子干涉的高保真度优势，能够支持高速率、高保真的纠缠分发，且兼容现有光纤网络基础设施。
团队在合肥市搭建的“星汉二号”多模式量子中继网络中，系统纠缠保真度达到78.6%，两个量子存储器的直线距离为14.5公里。《自然·光子学》审稿人评价称，这一方案解决了量子中继协议中长期存在的速率与保真度矛盾问题，其纠缠分发速率比此前的城域量子中继高出上百倍。
李传锋表示，此次研究实现了公开报道中最远距离的物质纠缠，标志着团队此前发布的“星汉一号”多模式量子中继从实验室验证迈向城市网络环境中的应用展示。这一成果表明，多模式复用技术有望成为未来量子网络的核心技术路线。
