研究人员利用创新技术并克服先前的限制，创造了每秒 7.1 量子比特的新速度记录，推动了量子远距离传输技术的发展，标志着向高效、影响深远的量子互联网迈出了关键性的一步。
量子远距传态利用量子纠缠和经典通信将量子信息传输到遥远的地方。这一概念已在各种量子光系统中实现，包括从实验室实验到实际的现实世界测试。值得注意的是，通过利用低地轨道 Micius 卫星，科学家已经成功地将量子信息传送到超过 1200 千米的距离。然而，目前还没有一种量子传输系统的传输速率能达到赫兹数量级。这阻碍了量子互联网未来的应用。
在发表于《光科学与应用》（Light Science & Application）的一篇论文中，由电子科技大学郭光灿教授和周强教授领导的科学家团队与中国科学院上海微系统与信息技术研究所游力行教授合作，在"电子科技大学第一城量子互联网"的基础上，首次将远距传态速率提高到每秒 7.1 量子比特。这创下了城域范围内量子传送系统的新纪录。
a, 传送系统鸟瞰图。爱丽丝"A"位于网络交换室，鲍勃"B"和查理"C"分别位于两个不同的实验室。连接三个节点的所有光纤都属于 UESTC 主干网。在实验过程中，只有爱丽丝、鲍勃和查理创建的信号通过这些"暗"光纤传输。爱丽丝用弱相干单光子源准备初始状态，并通过量子通道将其发送给查理。鲍勃的纠缠源产生一对纠缠光子，然后通过另一个量子通道将惰光子发送给查理。查理对爱丽丝和鲍勃发送的量子比特进行联合贝尔态测量（BSM），将它们投射到四个贝尔态之一。然后，BSM 结果通过经典信道发送给鲍勃，鲍勃对信号光子进行单元（U）变换，以恢复初始状态。
"在实验室外演示高速量子瞬移涉及一系列挑战。这项实验展示了如何克服这些挑战，从而为未来的量子互联网树立了一个重要的里程碑，"这项工作的通讯作者周强教授说。现实世界中量子传送系统的主要实验挑战是进行贝尔态测量（BSM）。
为了确保量子远传成功并提高贝尔态测量（BSM）的效率，爱丽丝和鲍勃的光子需要在光纤长距离传输后在查理处无法区分。研究小组开发了一个完全运行的反馈系统，实现了光子路径长度差和偏振的快速稳定。
另一方面，研究小组使用单根光纤尾端周期性极化的铌酸锂波导来产生纠缠光子对。在此基础上，他们为远距传输系统开发出了一种具有 500 MHz 重复率的高质量量子纠缠光源。
红条是使用 QST 测得的保真度。蓝条是使用 DSM 获得的保真度。两种方法的保真度都超过了 2/3 的经典极限，即灰色虚线。
这种基于量子光学的高速量子传送需要最灵敏的光子传感器，以便收集尽可能多的事件。游力行教授领导的团队与光子技术有限公司的同事一起，为这项实验提供了高性能的超导纳米线单光子探测器。由于探测器效率极高且几乎没有噪声，因此实现了高效率的 BSM 和量子态分析。
研究团队采用量子态层析和诱饵态两种方法计算了远传保真度，远高于经典极限（66.7%），证实了高速城域量子远传已经实现。
未来，"中国电子科技大学一号城域量子互联网"有望结合集成量子光源、量子中继器和量子信息节点，发展"高速、高保真、多用户、远距离"的量子互联网基础设施。该团队还预测，这一基础设施将进一步推动量子互联网的实际应用。
