中国科学技术大学潘建伟院士及其同事在可扩展量子网络研究方面取得重大突破。他们首次构建出可扩展量子中继的基本模块，实现了单原子节点间的远距离高保真纠缠，并将设备无关量子密钥分发的传输距离突破百公里。这两项成果分别发表于国际权威学术期刊《自然》和《科学》。

潘建伟表示，这些突破标志着基于量子纠缠的光纤量子网络正在从理论构想走向现实可能，进一步扩大了我国在该领域的国际领先优势。

构建量子网络的基本要素是远距离确定性量子纠缠分发。然而，光纤的固有损耗导致量子纠缠的传输效率随距离成指数衰减，成为构建可扩展量子网络的最大挑战。量子中继方案是解决这一问题的有效途径，但长期以来，纠缠寿命远短于纠缠产生所需时间，制约了量子中继的可扩展性。

为解决这一难题，中国科大研究团队通过发展长寿命囚禁离子量子存储器、高效率离子-光子通信接口及高保真度单光子纠缠协议，在国际上首次实现长寿命量子纠缠，纠缠寿命显著超过纠缠建立所需时间，成功构建了可扩展量子中继的基本模块。

此外，团队基于可扩展量子中继技术，成功实现了两个铷原子间的远距离高保真纠缠，在最长达100公里的光纤链路上，原子节点间远程纠缠保真度仍保持在90%以上。在此基础上，团队首次在城域尺度光纤链路上实现了设备无关量子密钥分发：在11公里光纤链路中完成基于有限数据量的安全性分析与严格证明，并在100公里光纤链路中演示了密钥生成的可行性，传输距离较国际此前最好水平提升两个数量级以上。