前阵子，中国科学技术大学潘建伟教授带着他的团队在搞量子通信，搞得挺有动静。他们琢磨了个量子中继的新招，把之前量子网络那种路走不通的局面给打破了，给以后咱们能搞远距离的量子网络打下了底子。这项工作搞完后，他们顺手把器件无关的量子密钥分发传输距离给拉大了不少。他们最近在这两个事儿上取得了突破，先是《自然》，然后是《科学》这两本大期刊都登了。这就好比我们在量子通信这块，继“墨子号”卫星上天之后又拿到了一张新的成绩单，把咱们在这个领域领先的优势又给扩大了。 咱们回过头看，量子信息科学说到底就是为了搞个又快又安全的量子网络。想干成这事，就得先把远距离的量子纠缠给弄好。有了这个纠缠，不光能安全传信息，还能帮量子计算机跟用户互相传信息。以前因为光纤传着传着信号就没了，所以大家就想出来个量子中继的办法来解决损耗的问题。最早在1998年，潘老师他们就在国外演示过这种把纠缠连接起来的本事。 不过这几十年来，大家都卡在了一个难办的坎上：纠缠的存活时间太短了，还没等它稳定下来产生新的纠缠呢，它自己就没了。这么一来想要连成一大片就很难。这回中国科大的研究人员想出了新招，他们通过弄长寿命的离子量子存储器、高效率的接口还有高保真的协议，硬是把纠缠的时间给延长到了550毫秒，比建立纠缠的450毫秒还长。这就好比给量子信号加了个超长待机的电池一样。 这次研究不光搞出来了基本模块，还直接用在保密通信上了。以前搞保密通信得先把设备参数测准了才行，用着很不方便。这回他们用的器件无关方案就不用这么麻烦了。基于这个新技术他们还真在实际试验中搞出来了两个铷原子之间的远距离高保真纠缠。哪怕隔着100公里的光纤线（大概北京到上海那么远），这两个原子还是能保持很高的保真度（90%以上）。 有了这两样看家本事，他们就把设备无关的量子密钥分发给在城域网里实现了。11公里的那种线路里他们已经证明安全没问题了；到了100公里那个级别他们也演示了能生成密钥。比之前世界上最好的结果提升了一大截。 现在咱们来简单说说什么是量子中继。你可以想象你手里有一对骰子紧紧绑在一起扔一下点数一定是7。你把这俩骰子扔黑盒子里摇匀后分别送到北京和上海去。当你在北京那边摇出来6的时候，另一边那个在上海的肯定就是1。这东西是瞬时发生的不受距离影响（就是爱因斯坦说的“诡异互动”）。 但问题是这玩意虽然定数很高可也很脆弱跑不远就没信号了。难道就不能沿途建些“加油站”？信号快没了就把它放大一下继续跑？这对普通光线还行对量子信号可不行一放大就毁了原来的样子。 所以科学家就想了个办法分段处理让它们接力传递。就像从北京坐车到上海这漫长的路一样你得在济南和南京中间的这些大站换车（或者叫换乘）。每段的车内部都有一对独立的骰子组合比如第一段是甲和乙第二段是丙和丁。到了济南这个换乘站的时候对乙和丙进行某种操作让本来没啥关系的甲和丁一下子变成了纠缠在一起的一对就这样一段段接力传到了上海完成任务。