1998年，潘建伟团队最早展示了如何将远距离的量子纠缠连接起来，但一个大问题始终没能解决：纠缠的寿命不够长，甚至比产生它们所花的时间还要短。要是纠缠还没来得及产生新的节点就能存活下来，那就没法连成网。这次，中国科学技术大学的科研人员把这个瓶颈给突破了。他们用了三种先进技术——长寿命的离子量子存储器、高效率的离子-光子通信接口，还有高保真的单光子纠缠协议——让纠缠的寿命达到了550毫秒，比产生纠缠所花的450毫秒还要长。这就意味着这些纠缠可以活得足够久，让相邻的节点有时间确定性地产生新的纠缠。这样一来，他们就在国际上首次搭建出了可扩展量子中继的基本模块，把远距离的量子网络变成了现实可能。 在这个基础上，他们又把器件无关量子密钥分发（DI-QKD）的传输距离给扩展了。以前DI-QKD有两个硬指标很难满足：探测效率要高到能关闭探测器漏洞，纠缠保真度也要高到能显著违背贝尔不等式。因为光纤损耗太大，国际上之前只能做到几米到几百米的短距离。这次中国科大的研究团队利用可扩展量子中继技术，在长达100公里的光纤链路上实现了两个铷原子间的高保真纠缠。即便距离拉到了100公里，原子节点之间的纠缠保真度依然保持在90%以上，远远好于国际同类实验的结果。 把目光投向更远的未来，量子信息科学的目标是构建高效、安全的量子网络。这需要用到高精度感知、安全传输和指数级加速处理信息的能力。构建这样的网络最基础的要素是远距离确定性地分发量子纠缠。但因为光纤的固有损耗，光子在传输过程中会迅速衰减。经过1000公里标准光纤后，信号强度只剩下原来的万亿亿分之一（100亿亿分之一）。假设每秒发射100亿对纠缠光子，平均每300年才能接收到一对。这就使得利用这种方法直接构建网络变得非常困难。 为了解决这个问题，科学家们想到了用中继站的办法。每隔100公里设一个站点，在相邻站点之间产生纠缠，然后通过纠缠交换把各段连接起来。这种方案能把传输效率提升100亿亿倍。不过以往的难点在于纠缠寿命太短没法连接起来。现在中国科大解决了这个难题，使得每秒能接收到上亿对纠缠光子。这就意味着QKD、DI-QKD这些技术可以更接近实用化了。 最后值得一提的是DI-QKD的好处。它不需要像传统方案那样对器件参数进行精确标定就能保证安全。只要通信双方能建立起高品质的纠缠并验证贝尔不等式违背就可以了。以前受限于距离和噪声等因素没法实现长距离应用，但这次突破让DI-QKD的传输距离达到了100公里。这对中国来说是个好消息，因为中国科学技术大学正是潘建伟所在的单位。