本网讯（记者陈婉婉）记者6月2日从中国科学技术学院据悉，该校郭光灿教授团队李传锋、周宗权研究组首次实现多模式复用的量子中继基本链路，突显了多模式复用的量子通讯加速疗效，并实现了两个固态储存器的量子纠缠。该工作为高速率、大尺度量子网路的建设提供了全新的实现方案。相关科研成果在《自然》期刊发表。
远程量子纠缠传输是建立全球量子通讯网路的核心任务。但是，受限于光子数在光纤中的指数衰减，地面直接传输距离被限制在百公里水平。“牛郎织女尚可一年一会，而通过光纤向距离一千公里外的地方每秒发射一百亿个光子，要花三百年才会接收到一个光子。”中科大科研团队向记者介绍远程量子纠缠传输困局时形象地说。因此，科学家们提出量子中继的思想，将要远距离传输界定为若干短距离基本链路，先在基本链路的两个临近节点间构建可预报的量子纠缠，之后通过纠缠交换技术进行级联，因而逐渐扩大量子纠缠的距离。
实现量子中继的核心元件就是量子储存器，它被用于存储光子纠缠态，待相邻储存器纠缠成功后，再执行下一步纠缠交换。此前，研究者已在冷原子二氧化碳和单量子系统中实现量子中继的基本链路，但均采用发射型量子储存器。发射型储存器的纠缠光子是由储存器直接发射下来的，其结构简洁，但兼容性较差，无法同时满足确定性量子光源及多模式复用这两个量子中继中关键的通讯加速技术。
李传锋、周宗权研究组常年从事基于稀土参杂晶体的吸收型量子储存器的研究。在基于吸收型量子储存器的量子中继构架中，量子光源是与量子储存器相独立的，所以这些构架可以同时兼容确定性量子光源以及多模式复用，是目前理论上传输速度最快的量子中继方案。
经过两年多的不懈努力量子传输速率，该研究团队成功使用吸收型量子储存器演示了量子中继的基本链路。一个基本链路由两个分离的量子节点，以及中间站点贝尔态检测装置组成。每位量子节点中不仅“牛郎”“织女”量子储存器之外，还各有一个纠缠光子对。实验中，每位纠缠光子对中的一个光子被量子储存器捕获并储存，每位纠缠光子对的另一个光子通过光纤同时传输至中间站点“鹊桥”进行贝尔态检测，检测的过程就是纠缠构建的过程。因而，“牛郎”和“织女”借助“鹊桥”可以在没碰面的情况下成功构建纠缠。实验成功演示了4个时间模式的并行复用，获得了4倍加速的纠缠分发速度，验证了通过贝尔态检测预报两个节点之间的纠缠保真度超过80%。
该研究团队表示，借助吸收型量子储存器有望在未来实现高效率的量子中继和量子网路，进一步促进量子世界里“牛郎与织女”的顺利通讯。下一步，研究组将继续增强量子储存器的各项指标，并采用确定性纠缠光源，因而急剧增强纠缠分发的速度量子传输速率，努力实现赶超光纤直接传输的实用化量子中继器。