量子信息科学代表着新一轮科技革命的前沿方向；构建高效、安全的量子网络是该领域的终极目标，也是实现量子计算、量子通信等应用的必要基础。然而，长期以来，远距离量子纠缠分发遇到难以逾越的技术障碍。 光纤作为量子信息传输的主要载体，其固有的物理特性决定了量子纠缠的传输效率随距离呈指数衰减。此基本物理规律使得直接通过光纤进行远距离量子纠缠分发的可行性极为有限。据测算，若要实现千公里级别的纠缠分发，直接传输方式的效率损失将达到难以接受的程度。这一瓶颈制约了量子网络的可扩展性，成为制约整个领域发展的关键问题。 量子中继技术被认为是突破这一困境的有效方案。该方案通过在传输路径中设置中继节点，利用量子纠缠交换原理，可将千公里距离的纠缠分发效率相比直接传输提升100亿亿倍。然而，理论优势与实际应用之间仍存在巨大鸿沟。以往研究中，量子纠缠的寿命远短于产生纠缠所需的时间，导致纠缠无法有效连接，使量子中继方案难以真正实现。 中国科学技术大学潘建伟、汪野、包小辉、张强、万雍等研究人员与业内专家合作，针对这一核心难题进行了系统攻关。研究团队通过发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子通信接口以及高保真度单光子纠缠协议等关键技术，首次实现了纠缠寿命显著超过纠缠建立所需时间的长寿命量子纠缠。这一突破使得量子纠缠可以被有效存储和连接，成功构建了可扩展量子中继的基本模块，将远距离量子网络从理论可能转化为现实可能。 在此基础上，研究团队更实现了两个铷原子间的远距离高保真纠缠，并首次将器件无关量子密钥分发的传输距离突破百公里大关。这一成果相比国际此前最好的实验水平提升了两个数量级以上，标志着量子密钥分发技术向实用化阶段迈出了关键一步。器件无关量子密钥分发因其不依赖于具体物理实现细节的特点，在安全性上具有根本性优势，其传输距离的突破具有重要的实际应用价值。 有关研究成果已于2月6日发表在国际顶级学术期刊《自然》和《科学》上，获得了国际学术界的高度认可。这些突破性进展为构建覆盖更广、效率更高的量子网络奠定了坚实基础，也为量子通信、量子计算等应用技术的发展提供了重要支撑。
从解决"纠缠寿命不足"的核心问题到推进安全通信距离突破，这项研究展现了基础研究与技术集成的协同创新。未来量子网络的竞争将聚焦于可扩展、可运维的系统能力建设。要实现从实验室到实际应用的转化，仍需持续投入与合作攻关。每个关键技术的突破都是迈向更安全信息基础设施的重要一步。