中国科学技术大学潘建伟教授领衔的科研团队在量子通信领域实现里程碑式突破，成功构建长寿命远程离子纠缠系统，并完成百公里级设备无关量子密钥分发实验验证。相关成果发表于国际顶级学术期刊《自然》，为全球量子网络建设提供了关键技术路径。该研究通过创新量子中继技术，将纠缠分发距离从米级提升至百公里量级，解决了量子安全通信规模化应用的核心瓶颈。
量子网络作为下一代信息基础设施，需融合量子通信、精密测量与分布式计算三大技术体系。但传统光纤传输中，光子损耗随距离指数增长，导致纠缠分发效率急剧下降。研究团队创新采用"分段纠缠+中继存储"架构，通过量子中继器实现纠缠的逐段建立与存储，有效突破传输距离限制。实验中，两个相距10公里的节点通过卷绕光纤建立稳定纠缠，纠缠持续时间首次超过平均建立时间，解决了退相干速度快于纠缠生成速度的世界性难题。
在技术实现层面，团队开发出三项核心突破：高相干性囚禁离子存储器将纠缠寿命提升至毫秒级；新型电信波段接口使离子-光子耦合效率突破60%；高可见度单光子协议确保纠缠分发可靠性。这些创新使系统在10公里距离实现有限长安全密钥分发，更在101公里距离达成正密钥率传输，较国际最好水平提升两个数量级。实验采用的离子-光子混合系统，既保留了离子存储器的长寿命优势，又通过光子中继实现长距离传输，为量子网络架构提供了全新范式。
设备无关量子密钥分发被视为量子安全通信的终极形态，其安全性基于量子力学基本原理，无需对设备进行安全假设。此前该技术仅能在实验室短距离（米级）实现，中科大团队通过量子中继技术将其拓展至百公里级，为金融、政务等高安全需求领域提供了可行方案。实验验证表明，该系统可抵御所有已知量子攻击手段，为城域量子安全通信网络建设奠定基础。
这项突破具有多重战略价值：在基础研究层面，验证了量子中继理论的可行性；在技术应用层面，推动量子密钥分发从实验室走向实用化；在网络构建层面，标志着量子中继器进入工程化阶段。研究团队正在优化离子阱结构、开发集成化光电模块，计划3-5年内实现多节点量子中继演示，最终推动量子网络全球覆盖。该成果巩固了我国在量子通信领域的国际领先地位，为参与量子互联网标准制定赢得先机。
DOI: 10.1038/s41586-026-10177-4
