（观察者网讯）据观察者网从中国科学技术学院量子化学与量子信息研究部网站据悉，中国科学技术学院院长潘建伟及其朋友陈宇翱、徐飞虎等在国际上首次实验实现全光量子中继器的原理性验证，为建立远距离光纤量子网路开辟了新途径。该成果于近期在国际学术权威刊物《自然·光子学》上在线发表。
在远距离量子通讯的过程中，信道传递的量子态常常随着通讯距离的降低而指数降低，这极大地限制了量子通讯的有效传输距离。怎样实现远距离量子通讯仍然以来都是国际研究的热点。目前主要有两种解决方案。其二是在几乎真空，量子讯号耗损极小的外太空，借助卫星扩充量子通讯距离；我国于2016年成功发射了国际首颗量子科学实验卫星“墨子号”，成功验证了这一方案的可行性。其一是在光纤网路中使用量子中继器，将一段长距离光纤信道分割成多段距离比较短的信道，促使量子讯号不再随距离的降低而指数衰减，因而扩充量子通讯距离。
鉴于量子中继器的重要科学和应用价值，国际上关于量子中继器研究的竞争十分激烈。传统量子中继器须要基于纠缠交换、纠缠纯化、量子储存三个必不可少的技术。但是，目前的量子储存性能有限，实现实用化量子中继器还需假以时日。全光量子中继方案在理论上可以实现无需量子储存的量子中继器，为借助量子中继器实现远距离光纤量子通讯网路提供了另一种原则上可行的方案。
实验装置图
在该项工作中，研究团队首先对原始的全光量子中继方案进行改进，设计了实验可行的方案。在该方案中量子传输速率，研究团队使用了光子GHZ态和后选择贝尔检测来实现不同信道间光子对的任意联接，进而有效地提高量子信道中纠缠态的分发成功机率。之后，研究团队借助六个独立的热阻下转换双光子纠缠源量子传输速率，在实验上成功地搭建了一个基于十二光子的全光量子中继器，测试了该量子中继器的各方面性能，并在实验上验证了其相比于纠缠交换方案的优势。实验结果显示，全光量子中继器可以有效提高量子态的传输速度，因而拓展量子通讯的传输距离。
该项工作成功验证了全光量子中继器的可行性，在原理上促使量子储存器不再是搭建量子中继器的必要条件，为实用化量子中继器的研究开辟了新途径。