量子信息科学的目标是构建高效、安全的量子网络；实现这个目标的关键，是建立远距离、确定性的量子纠缠分发机制。但在现实条件下，光纤传输受到明确的物理限制：标准光纤的固有损耗会使光信号在长距离传输中快速衰减。以1000公里光纤为例，信号强度将降至初始的万亿亿分之一。这意味着即便每秒发射100亿对纠缠光子，平均也要约300年才能接收到一对有效纠缠光子。如此高的衰减率，使得直接依靠光纤开展远距离量子通信在工程上几乎难以实现。 为突破光纤损耗瓶颈，科学界提出量子中继方案：借助中间节点，把一次长距离通信拆分为多段短距离过程，从而显著降低衰减影响。但量子中继面临核心难题——量子纠缠的寿命往往短于建立纠缠所需时间。时间上的不匹配会导致纠缠在完全建立前就已衰退，使中继难以有效工作。 中国科学技术大学研究团队围绕这一关键问题开展研究。通过采用高保真度单光子纠缠协议等技术手段，研究人员首次实现了长寿命量子纠缠的稳定存储：纠缠寿命达到550毫秒，明显超过纠缠建立所需的450毫秒。这一结果表明，纠缠可在足够长的时间内保持相干性，为量子中继走向实际应用提供了重要支撑。 远距离量子纠缠分发的重要应用之一，是实现最高安全等级的量子保密通信。基于上述突破，研究团队更推进器件无关量子密钥分发研究。该方案的特点是安全性不依赖具体器件实现细节，因而具有更强的安全保障。研究人员在城域尺度光纤链路上首次实现该技术的实际应用，并在100公里光纤链路中演示了密钥生成的可行性。相较国际此前最佳实验水平，传输距离提升两个数量级以上，显示出我国在有关技术方向上的领先进展。 这两项成果分别发表于国际学术期刊《自然》和《科学》，反映了量子网络研究的重要进展。从技术路径看，可扩展量子中继为构建全球量子网络提供了可行方案；从应用前景看，基于量子纠缠的光纤量子网络有望在金融、能源、国防等领域提供更高等级的安全通信能力。
从“跟跑”到“领跑”，中国科学家在量子通信领域的持续突破，既反映了长期基础研究的积累，也展示了关键技术集中攻关的效果；在信息安全日益成为全球竞争焦点的背景下，这些成果正在推动未来通信技术的标准与边界不断拓展。