中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子網絡研究中取得重要突破，首次實現了全光量子中繼。這一成果不僅標志著我國在量子通訊領域再次走在世界前列，更為構建大規模、可擴展的量子互聯網奠定了關鍵技術基礎。相關研究已發表于國際權威學術期刊。

量子中繼：從“短跑”到“接力賽”

量子通訊利用量子態（如光子偏振）來編碼信息，理論上具有無條件的安全性。光子在光纖中傳輸時損耗極大——即便在理想環境下，信號每傳輸100公里也會衰減至原來的百分之一。對于跨越城市、省份甚至國家的長距離量子通訊而言，直接傳輸幾乎不可能。

解決這一瓶頸的核心方案是“量子中繼”。與經典通訊的中繼器不同，量子中繼不能直接復制未知量子態（這違背“不可克隆定理”），而是通過糾纏交換、糾纏純化等技術，分段建立糾纏，再將這些片段“連接”成一條完整的遠距離糾纏通道。這好比用多段短跑接力拼成一場馬拉松。

全光方案：更簡單、更快速的中繼革命

過去，量子中繼的實現多需要依賴量子存儲器（如原子系綜、離子阱）來暫存量子態，并進行復雜的糾纏交換操作。這類方案對存儲器的性能要求極高，且引入額外的噪聲和延遲，系統復雜、效率偏低。

中國科大團隊的“全光量子中繼”則另辟蹊徑：無需量子存儲器，而是直接利用光學元件對光子進行操縱，通過全光方式的糾纏交換和純化，一步到位地延展糾纏距離。這不僅極大地簡化了系統結構，還從根本上規避了存儲器退相干和模式匹配等難題。

實驗中，研究團隊利用超低損耗光纖和高效單光子探測器，成功在兩個相距遙遠的地點之間建立高保真度的糾纏，且全程無需中斷進行量子存儲。這一結果展示了全光量子中繼在實用化道路上的顯著優勢：結構更簡單、速率更高、兼容現有光纖網絡。

審稿人評價與產業意義

國際同行評審專家認為：“該工作為量子中繼的實現提供了一條全新的路徑，是量子網絡研究的重要里程碑。”審稿人特別指出，全光方案的可擴展性遠超預期，尤其是在城際量子密鑰分發和分布式量子計算方面具有直接應用潛力。

從產業角度看，全光量子中繼有望加速量子保密通訊網絡的部署。現有的量子密鑰分發（QKD）多采用可信中繼模式，存在被信任節點攻擊的風險。全光量子中繼能以更少的信任節點甚至完全無需信任節點的方式實現端到端安全，極大提升網絡的安全性。全光器件與現有的光通訊基礎設施天然兼容，意味著未來升級成本可大幅降低。

未來挑戰與展望

盡管成果喜人，全光量子中繼仍面臨挑戰：目前實驗多為原理驗證，距離實際組網還需提高糾纏產生率、降低探測器暗計數、實現多節點并行交換等。郭光燦院士表示，團隊下一步將致力于提升系統的速度和穩定性，并探索與量子存儲器的混合架構，以適應未來量子互聯網的多樣化需求。

可以預見，隨著全光量子中繼技術的不斷成熟，一個真正覆蓋全球、無條件安全的量子互聯網正在加速向我們走來。從合肥到上海，從北京到廣州，量子信號的全光接力將不再遙遠。而這一次，中國科學家再一次站到了起跑線的最前沿。