中国科大实现420公里光纤量子纠缠，量子存储距离纪录提升八倍

中国科学技术大学（USTC）潘建伟、包小辉、张强领导的研究团队，成功实现了两个冷原子铷量子存储器之间跨越 420公里光纤 的量子纠缠——相比2020年该团队创造的50公里纪录，足足提升了八倍。该成果以编辑推荐（Editors' Suggestion）形式于2026年7月发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并同步上传至预印本服务器arXiv（编号2504.05660）。

实验是如何进行的

• 两个铷原子系综量子存储器被命名为 Alice 和 Bob，由盘绕的光纤连接。
• 中央检测节点 Charlie 对从两个存储器到达的光子进行贝尔态测量，以预示成功纠缠。
• 团队采用 DLCZ（段-路金-奇拉克-佐勒）单光子纠缠方案，通过检测单个发射光子来概率性地生成纠缠。

三项关键技术突破

1. 电信波段波长转换——从铷存储器发射的光子通过量子频率转换，被转换到电信 S波段（约1.5微米），可在光纤中传输，损耗仅约0.17 dB/km。
2. 主动光纤稳相系统——实时反馈系统补偿长光纤链路中的相位波动，在420公里全程保持干涉可见度。
3. 单光子DLCZ纠缠协议——该方案不依赖双光子符合，而是检测来自每个存储器节点的单个光子，大幅提升了长距离纠缠生成速率。

超越PLOB极限

• PLOB界（皮兰多拉-劳伦扎-奥塔维亚尼-班奇界）是无量子中继器情况下，通过有损信道分发纠缠的速率基本极限。
• 团队证明，在 约230~320公里 以上直接光纤距离，他们测量的记忆体间纠缠概率 超过了PLOB界。这意味着，超过该交叉距离后，带量子存储器的辅助量子网络可以达到比任何直接光纤链路更高的纠缠率，实验性地证明了量子存储器作为中继节点的优势。

对未来量子互联网的意义

• 这是 首次实验证明 基于存储器的量子网络能够超越无中继的基本极限，验证了量子中继器架构的关键前提。
• 它将量子网络从 城市级（数十公里）推进到 城际级（数百公里），表明存储的量子信息可以在连接城市之间的距离上可靠纠缠。
• 这项工作为构建 可扩展的、基于存储器的量子中继器 奠定了实践基础，这类中继器未来有望构成全球量子互联网的主干，实现远距离量子密钥分发、分布式量子计算和安全量子通信。