我国首次提出量子纠缠互联新方案：国际领先水平

摘要： IT之家 5 月 18 日消息，电子科技大学郭光灿团队周强课题组与天府绛溪实验室等合作单位，在国际上首次提出量子态复用组网的量子纠缠互联方案，打破了制约量子互联网规模化发展的“天花...

5月18日，电子科技大学郭光灿团队周强课题组联合天府绛溪实验室等合作单位，在量子通信领域取得了突破性进展。研究团队首次提出基于量子态复用的量子纠缠互联方案，为大规模量子互联网的发展提供了全新思路，打破了制约其规模化发展的技术瓶颈。

这项研究成果由电子科技大学、天府绛溪实验室、合肥国家实验室、西南技术物理研究所、中国科学院上海微系统与信息技术研究所及中国科学技术大学共同完成。5月12日，相关论文以“Quantum entanglement network enabled by a state-multiplexing quantum light source”（由态复用量子光源实现的量子纠缠网络）为题发表于国际顶级期刊《Light: Science & Applications》。

该方案通过创新性的量子态复用技术，在不增加波长通道数的情况下，实现了用户数量的显著提升。相比传统方法，网络用户规模可提升近3倍，大幅降低了对频谱资源的需求。

量子纠缠作为构建量子互联网的核心资源，为量子安全通信、超经典网络化量子传感以及高性能分布式量子计算等颠覆性应用奠定了基础。然而，当前多用户全连接量子互联网主要依赖波分组网技术，通过不断增加波长通道数来扩展用户规模。例如，一个10用户的网络需要90个波长通道，而100用户的网络则需990个波长通道。这种多项式增长的资源需求成为制约量子互联网规模化发展的关键障碍。

尽管已有研究尝试通过降低连接速率或缩短连接时长等方式扩大网络规模，但这些方法难以从根本上解决量子互联网面临的困境。如何在有限频谱资源下实现大规模全连接量子互联网，是当前量子通信领域的核心难题。

为破解这一难题，研究团队提出了全新的量子态复用组网方案。通过独立多色泵浦量子纠缠产生技术，借助氮化硅微环器件，在单个波长通道中成功制备出3个量子纠缠态，从而实现了量子态复用量子纠缠光源的研制。

基于这一创新光源，研究团队在“银杏一号”城域量子互联研究平台上完成了原理验证。实验结果显示，使用6个波长通道即可在4个用户间实现全联接量子互联，相较于传统方案节约了一半波长通道。随着用户数量的增加，节约的波长通道数将接近67%，真正达到了“多即是少”的效果。

此外，研究团队还展示了该方案在量子纠缠密钥方面的优势。由于波长通道数的减少，硬件开销得以简化，系统光学损耗降低，量子安全密钥率得到了显著提升。

周强表示：“此次提出的量子态复用纠缠互联方案，不仅提升了量子纠缠互联的综合性能，更为未来量子互联网的发展开辟了新路径。下一步，我们将致力于推进量子互联与经典光通信的共纤融合，并开展实际应用示范。”

IT之家附论文链接：