2026年2月,中國科技界迎來又一歷史性時刻,消息一經發布即席卷各大平臺,億萬國人紛紛轉發點贊,內心激蕩著難以抑制的民族榮光!
我國科學家成功突破全球量子通信領域懸而未決近三十載的關鍵壁壘,研制出世界首套具備工程化部署能力的可擴展型量子網絡中繼系統,以無可辯駁的實證成果,向全世界亮出了中國在量子信息前沿領域的強大創新動能與系統級攻堅實力。
這份沉甸甸的成就背后,凝結著無數科研工作者日復一日、年復一年的潛心鉆研與無聲堅守。
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量子網絡并不遙遠
初次聽到“量子網絡”這個詞,不少人本能地覺得它高不可攀,仿佛只屬于《三體》或《星際穿越》中的未來圖景,離日常煙火氣遙不可及。
事實恰恰相反——量子網絡絕非束之高閣的概念模型,它直接錨定國家信息安全命脈,深度嵌入數字時代戰略制高點。誰率先建成穩定、可靠、可落地的量子通信基礎設施,誰就真正握住了下一代信息主權的鑰匙。
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所謂量子網絡,本質是依托量子疊加態、量子糾纏態等微觀粒子固有屬性,構建起的全新信息交互與協同計算架構。
相較于當前廣泛使用的經典互聯網體系,其顛覆性優勢集中體現在兩方面:其一為原理級安全防護,任何第三方監聽或干擾行為都會瞬間擾動量子態,留下不可抹除的痕跡,從而實現“通信即認證”的天然防篡改機制;其二為超并行信息處理能力,可在毫秒級完成海量密鑰生成、復雜路徑優化與分布式傳感協同,未來將在航空航天指揮調度、跨境金融清算、遠程精準醫療診斷等關鍵場景中發揮不可替代的作用。
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然而,搭建一張實用化的量子網絡,其技術門檻之高遠超公眾想象,堪稱人類信息工程史上的“珠峰級挑戰”。即便美、歐、日等科技強國持續投入數十年,進展依然十分有限。
其中最棘手的瓶頸在于量子信號的指數級衰減特性——量子態極其敏感,如同晨露般稍觸即散。光子在光纖中每傳輸約15公里,糾纏保真度便下降一半;一旦距離延伸至百公里以上,有效信號幾近歸零,遠距離、高保真量子通信因此長期停留在實驗室演示階段。
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攻堅之路艱難坎坷
此前,美國國家標準與技術研究院(NIST)、歐盟量子旗艦計劃以及日本NTT研究所雖已建成若干局域量子鏈路,但均受限于節點不可復用、規模無法延展等硬傷,僅能支撐原理驗證,難以邁向產業化落地,全球量子網絡規模化建設始終被這一“擴展性困局”牢牢扼住咽喉。
而由中國科學技術大學潘建偉院士領銜,聯合濟南量子技術研究院、清華大學、中科院上海微系統所等十余家頂尖機構組成的攻關聯合體,毅然將這一“卡脖子”難題列為首要目標,展開全鏈條協同突擊。
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團隊在攻克量子糾纏長時維持這一核心指標過程中,遭遇了大量始料未及的技術陷阱。
早期實驗顯示,所生成的糾纏態平均存活時間僅為320毫秒,而完成兩個相鄰節點間糾纏建立所需耗時卻高達430毫秒——這意味著,尚未完成握手連接,量子關聯已然瓦解,整個中繼邏輯根本無法閉環運行。
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為此,數十名青年科研骨干駐扎超凈實驗室,日均執行120組以上參數掃描實驗,反復校準激光頻率、優化真空腔溫控精度、重構原子囚禁勢阱形狀。有人連續七十二小時緊盯示波器波形變化,顧不上合眼;有人為捕捉一次理想坍縮事件,在低溫恒溫器旁守候整整三天三夜,連泡面都涼透了才想起進食。
去年深冬,團隊歷經37天不間斷調試,終于將糾纏壽命推升至480毫秒,首次逼近理論閾值。正當大家準備慶賀之際,機房空調系統突發0.12℃微小波動,導致超導單光子探測器暗計數率異常躍升,整輪數據全部作廢。那一刻,沒有抱怨,只有迅速重啟的儀器嗡鳴與鍵盤敲擊聲。
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他們僅休整四個小時,便重新投入新一輪方案迭代。通過引入動態反饋式偏振補償算法、升級飛秒激光泵浦穩定性模塊、重構原子系綜相干操控序列,最終將糾纏壽命穩定提升至552毫秒,超出建立需求達102毫秒,一舉打通可擴展量子中繼的技術命門。
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中國突破創佳績
2026年2月3日與2月6日,該系列突破性成果分別登上國際頂級學術期刊《自然》(Nature)與《科學》(Science)封面,兩項研究同期刊發于同一學科周期,在全球量子物理與信息科學交叉領域極為罕見,標志著我國已實質性躋身該方向第一梯隊引領者行列。
除成功研制可擴展量子中繼單元外,團隊同步實現了百公里級光纖信道下單原子節點間的高魯棒性糾纏分發,在102.3公里實際部署光纜中,糾纏保真度持續穩定在91.7%±0.4%;更將器件無關量子密鑰分發(DI-QKD)的有效傳輸距離,從原先實驗室最優紀錄的680米跨越式拓展至101.8公里,性能躍升達149倍,刷新世界紀錄。
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尤為振奮的是,所有核心組件——包括超高精度原子鐘控激光源、低溫集成化量子存儲芯片、自適應噪聲抑制光學平臺等,均由國內團隊自主設計、流片、封裝與標定,整套系統軟硬件知識產權100%歸屬中國,徹底終結了該領域關鍵設備長期依賴進口的歷史。
更值得期待的是,該中繼單元采用模塊化架構設計,支持熱插拔式節點接入與拓撲動態重構,可根據政務專網、電力調度網、金融骨干網等不同應用場景靈活配置鏈路規模,為構建城市級量子城域網、跨省量子廣域網乃至洲際量子衛星—地面混合網絡提供了堅實底座。
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目前,該系統已在合肥—蕪湖量子試驗干線完成連續180天無故障運行測試,實測量子信號跨段傳輸損耗低至0.08 dB/km,為當前全球最低水平;即便在雷暴天氣、晝夜溫差超25℃、海拔落差達800米的復雜地理條件下,仍保持99.998%的鏈路可用率,全面驗證了工程化部署可行性。
與此同時,國內多支力量正加速形成合力:中國科大郭光燦院士團隊近期建成四模式并行量子中繼原型機,糾纏分發通量提升至原有水平的4.2倍;北京量子信息科學研究院研發的高速相位編碼QKD系統,在商用光纖上實現128 Mbps實時密鑰生成速率,創全球同類裝置新高。
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量子網絡技術的發展,還有很長的路要走。
盡管核心障礙已被攻破,但邁向千城萬網、萬物互聯的量子新基建時代,仍需持續推進芯片級集成工藝突破、低成本封裝產線建設、跨廠商協議標準制定以及量子—經典網絡融合調度算法開發等多項任務,讓中繼終端體積縮小50%、功耗降低60%、單節點成本壓縮至現有水平的三分之一,真正實現“用得上、用得起、用得好”。
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此次我國在可擴展量子中繼方向的重大跨越,是一代代科研人以青春赴使命、以熱血鑄重器的時代答卷。它不僅大幅抬升了我國在全球量子科技版圖中的坐標高度,更以扎實的技術積累與系統的創新范式,為中國式現代化注入強勁的底層驅動力。
這既是中國科學家群體智慧與韌性的集中綻放,更是新時代科技自立自強精神最鮮活、最有力的注腳。我們堅信,這支敢打硬仗、善打勝仗的科研鐵軍,必將在更多“無人區”奮勇開疆拓土,不斷刷新人類認知邊界,書寫屬于中華民族的星辰大海新傳奇——身為中國人,這份驕傲,厚重而真切,澎湃而持久!
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