近日，我在研究基于量子中继的量子通信网络技术时，我们取得了重大突破。在这次实验中，我们首次实现了相距50公里光纤两端之间的量子纠缠。这项工作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合作完成的。我们利用高亮度光与原子纠缠源、高效单光子频率转换和远程单光子精密干涉等先进技术，将两个位于不同位置的量子存储器成功地连接起来，实现了他们之间的纠缠，从而为构建一个基于量子的长距离通信网络奠定了基础。
目前，人们通常通过卫星来实现广泛覆盖区域的大规模通信，然后再使用光纤网络来提供城镇和城市间的地面覆盖。然而，由于光信号在传输过程中的衰减问题，这种方式限制了点对点的地面安全通信距离，只能达到几十公里。此前，我们尝试采用分段传输和级联式的中继方式进行长距离传输，但效果有限，仅能达到几千米。
为了解决这一问题，我所在的团队采用了一些创新措施。首先，我们提高了单个光子的强度，使其能够更好地与原子的状态结合，并优化了我们的设备设计，以提高整体效率。然后，我们自主研发了一种周期极化铌酸锂波导，使得原本只能用在近红外波段（795 nm）的设备能够适用于常用的通信波段（1342 nm）。经过这些改进后，在50公里长的人工透明管道内，信号衰减速度大幅降低，只剩下百分之三，而之前这种情况下会导致信号几乎消失。
为了进一步提升性能，我们设计并实施了一种双重相位锁定方案，这使我们能够控制引入到系统中的小误差，并确保即便是在极其遥远的地方，也能保持准确性。我们最终将所有这些新发现应用到了实际操作中，不仅成功地维持了两个节点间隔着50公里长的人工透明管道上的联系，而且还演示了如何通过额外22公里长度的人工透明管道继续保持联系。
这项成果受到了包括《科学》杂志、《麻省理工科技评论》、《美国科学新闻》以及《新科学家》的国际媒体关注，他们认为这项工作推动了解决现有挑战，为未来建立可靠且安全的全球性交流网络铺平道路。
