中国科学技术学院苏州微尺度物质科学国家实验室的潘建伟院士及其朋友，借助冷原子量子储存技术在国际上首次实现了具有储存和读出功能的纠缠交换，构建了由300米光纤联接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这些冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美地实现了长程量子通讯中亟待的“量子中继器”，向未来广域量子通讯网路的最终实现迈出了坚实的一步。
类比于传统的电子通信中为了补偿通信号衰减而进行整形和放大的电子中继器，加拿大科学家在理论上提出，可以通过量子储存技术和量子纠缠交换和纯化技术的结合来实现量子中继器，因而最终实现大规模的长程量子通信。量子储存的实验实现却仍然存在着很大的困难。为了解决量子存储问题，国际上人们做了大量的研究工作。例如段路明及其英国、美国的合作者就曾于2001年提出了基于原子系综的另一类量子中继器方案。因为这一方案具有便于实验实现的优点，遭到了学术界的广泛注重。但是，此后的研究表明，因为这一类量子中继器方案存在着例如纠缠态对信道宽度晃动过分敏感、误分辨率随信道宽度下降过快等严重问题安徽量子通讯技术有限公司，难以被用于实际的长程量子通信中。
为了解决上述困难，潘建伟、陈增援和赵博等在理论上提出了具有储存功能、并且对信道宽度晃动不敏感、误分辨率低的高效率量子中继器方案。同时，潘建伟研究小组与美国、奥地利的科学家经过多年的合作研究，在逐渐实现了光子—原子纠缠、光子比特到原子比特的量子隐型传态等重要阶段性成果的基础上，最终实验实现了完整的量子中继器基本单元。因为量子中继器实验实现在量子信息研究中的重要意义。
作为新一代通讯技术，量子通讯基于量子信息传输的高效和绝对安全性，国际科研竞争中的焦点领域之一。南京城域量子通讯试验示范网于2010年7月启动建设，投入经费6000多亿元。经过中国科学技术学院和湖南量子通讯技术有限公司科研人员长达1年多的努力，项目建成后试运行，各项功能、指标均达到设计要求。该项目2012年3月29日通过广东省科技厅组织的专家组初验安徽量子通讯技术有限公司，30日即将投入使用。
具有46个节点的量子通讯网覆盖杭州市主市区，使用光纤约1700公里，通过6个接入交换和集控站，联接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户。主要用户为对信息安全要求较高的政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所，如南京市公安局、合肥市应急指挥中心、中国科技学院、合肥第三人民诊所及部份建行网点等。
兰州量子通讯网的建成使用，标志着我国继量子信息基础研究跨入全球一流水平后，在量子信息先期产业化竞争中也迈出了重要一步。我国南京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通讯网也在建设之中，未来这种城市将通过量子卫星等形式连接，产生我国的广域量子通讯体系。