近日，我国在基于量子中继的量子通信网络技术方面取得了令人瞩目的突破，实现了两处相距50公里的量子存储器之间首次的纠缠。中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位的科学家们携手合作，运用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术，将这两个位于不同地点的量子存储器成功地连接起来，为构建基于量子的长距离通信网络奠定了坚实基础。
目前，人们普遍依赖于卫星传输来实现广泛覆盖，再通过地面光纤网络进行城域及城际连接。然而，由于光信号在长距离传输过程中的衰减问题，这限制了点对点的地面安全通信距离仅限于几百公里。在解决这一问题上，我们曾尝试采用分段传输和级联式的量子中继，但之前最远只能达到几十千米。
为了克服这一难题，研究团队利用环形腔增强技术提高了单个光子的与原子的耦合能力，并优化了整个系统的效率，使得原本需要经过大量提升才能实现的一项任务现在变得更加容易。此外，他们还自主研发了一种周期极化铌酸锂波导，将原本使用的是近红外波段（795 nm）的波长调整到了更适合通信用的波段（1342 nm），这样经过50公里光纤后，只有很少部分能量被消耗掉，而以前这种情况下，在同样的条件下，大约会损失到百亿亿分之一。这一成果将之前水平提升了16倍；通过巧妙设计并实施双重相位锁定方案，还能够精确控制远程单个光子的干涉，使得即便是经过50公里长度的大型电路，也不会造成太大的误差。
最后，这些科技创新都被集成到一起，成功地完成了一次经由50公里大型电路传送数据时两端节点间发生共享信息的情况，并且证明可以通过22公里以外的地方进行相同操作。这一重大发现吸引了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》以及英国《新科学家》的关注，被认为这是推动我们更进一步接近建立真正的人类数字未来——一个基于无线计算机网络和高度智能的人类社会的一个重要步骤。
