近日，我在基于量子中继的量子通信网络技术方面取得了重大突破，实现了相距50公里光纤的存储器间的量子纠缠。这项成果是中国科学技术大学、济南量子技术研究院、中科院上海微系统与信息技术研究所等单位科学家的合作结果。我们通过高亮度光与原子纠缠源、低噪高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等技术，成功将相距50公里光纤的两个量子存储器纠缠起来，为构建基于量子中继的量子网络奠定了基础。
目前，上普遍采用卫星的自由空间信道来实现广域大尺度覆盖，再通过光纤网络来实现城域及城际的地面覆盖。受限于光信号长距离传输过程中呈指数衰竭的问题，点对点的地面安全通信距离仅为百公里量级。我尝试解决这个问题，并希望能够实现地面长距离安全通信。此前，我们曾尝试采用分段传输，通过量子中继技术进行级联，但远不足以满足需求。
为了克服这些限制，我们采用环形腔增强技术提升单光子的与原子的耦合，并优化了光路传输效率，将此前的亮度提高了一倍。此外，我们自主研发周期极化铌酸锂波导，将存储器的波长由近红外(795 nm)转换至通信波段(1342 nm)，经过50公里的光纤仅衰减至百分之三，这比之前在同样的条件下衰减至百亿亿分之三快16个数量级；设计并实施双重相位锁定方案，成功控制远程单光子的干涉，使得经过50公里后引起的一些误差小到只有50nm左右。
最终，我将上述所有关键组件整合在一起，在经由50公里电线或有线电视（HFC）传输的情况下完成双节点中的加密通话演示，并且展示了22公里外场电线或有线电视（HFC）的双节点加密通话。这一成果得到了包括美国《科学》杂志、麻省理工科技评论、美国《科学新闻》、英国《新科学家》等知名媒体报道，他们认为这项工作推动了我们更接近于建立一个可行的人类规模范围内使用的大规模互联网服务。
