2026 年 2 月，當(dāng)全世界還在為量子通信 “幾十公里就歇菜” 的困境頭疼時(shí)，中國(guó)科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)悄悄拋出了改變游戲規(guī)則的 “王炸”—— 全球首個(gè)可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)中繼單元正式亮相。

這個(gè)看似不起眼的技術(shù)突破，直接終結(jié)了困擾全球科學(xué)家十幾年的 “腿短” 難題，讓量子通信從實(shí)驗(yàn)室的短途演示，一躍邁入數(shù)百公里可擴(kuò)展組網(wǎng)的實(shí)用階段。

更令人振奮的是，依托這項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了中國(guó)到南非的星地量子密鑰分發(fā)，距離足足達(dá)到 12900 多公里，而整套微納衛(wèi)星組網(wǎng)的成本，僅為當(dāng)年 “墨子號(hào)” 的二十分之一。

這不是一次偶然的爆發(fā)，而是中國(guó)量子科技長(zhǎng)期深耕的必然結(jié)果?；厮萘孔泳W(wǎng)絡(luò)的研發(fā)歷程，全球科學(xué)家已鏖戰(zhàn)近二十年。

2010 年美國(guó)哈佛大學(xué)實(shí)現(xiàn) 10 公里雙節(jié)點(diǎn)糾纏，拉開(kāi)實(shí)驗(yàn)室探索的序幕；2016 年我國(guó) “墨子號(hào)” 衛(wèi)星升空，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)星地量子密鑰分發(fā)的國(guó)家，單次過(guò)境即可生成 100 萬(wàn)比特安全密鑰，讓當(dāng)時(shí)還在地面光纖中摸索的歐美同行望塵莫及。2017 年 “京滬干線(xiàn)” 開(kāi)通，1200 公里的光纖量子通信骨干網(wǎng)，首次驗(yàn)證了地面大規(guī)模組網(wǎng)的可行性。

盡管歐盟砸下 10 億歐元推進(jìn) “量子旗艦計(jì)劃”，美國(guó)將量子網(wǎng)絡(luò)納入國(guó)家戰(zhàn)略，但各國(guó)都被同一個(gè)瓶頸卡住：量子信號(hào)在光纖中會(huì)指數(shù)級(jí)衰減，且無(wú)法像傳統(tǒng)信號(hào)那樣放大 —— 一旦嘗試復(fù)制量子狀態(tài)，其核心的糾纏特性就會(huì)瞬間消失，這讓長(zhǎng)距離組網(wǎng)淪為空談。

直到 2025 年，德國(guó)團(tuán)隊(duì)在商用電信網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 250 公里傳輸，日本東芝團(tuán)隊(duì)達(dá)到 253.9 公里，但這些成果要么依賴(lài)天價(jià)冷卻設(shè)備，要么只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，根本不具備組網(wǎng)能力。而中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)的突破，恰恰擊中了 “可擴(kuò)展性” 這個(gè)核心痛點(diǎn)。

他們研發(fā)的長(zhǎng)壽命囚禁離子量子存儲(chǔ)器，將量子糾纏的壽命提升至 550 毫秒，遠(yuǎn)超建立糾纏所需的 450 毫秒 —— 這個(gè)看似微小的時(shí)間差，在量子世界里堪稱(chēng) “永恒”，意味著相鄰節(jié)點(diǎn)的糾纏能夠穩(wěn)定銜接，像搭積木一樣無(wú)限擴(kuò)展傳輸距離。

相關(guān)成果連續(xù)發(fā)表在《自然》和《科學(xué)》兩大頂刊，中國(guó)科學(xué)院官網(wǎng)明確指出，這一突破 “使遠(yuǎn)距離量子網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)可能”，鞏固了我國(guó)在量子科技領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。

很多人會(huì)問(wèn)，量子通信到底特殊在哪？為什么說(shuō)它能實(shí)現(xiàn) “天知地知你知我知” 的絕對(duì)安全？要搞懂這個(gè)問(wèn)題，得先明白傳統(tǒng)通信和量子通信的本質(zhì)區(qū)別。

傳統(tǒng)通信就像用普通信封寄信，中途可能被人拆開(kāi)偷看再封好，收件人根本無(wú)從察覺(jué)；而量子通信的 “信封” 是用光子的量子狀態(tài)做成的，根據(jù)量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理和不可克隆定理，只要有人試圖偷看（測(cè)量量子狀態(tài)），光子就會(huì)立刻改變狀態(tài)，收發(fā)雙方會(huì)瞬間發(fā)現(xiàn)異常，而且黑客永遠(yuǎn)無(wú)法精準(zhǔn)復(fù)制量子信號(hào)，這就從物理原理上堵死了竊聽(tīng)的可能。

但過(guò)去的量子通信有個(gè)致命缺陷：跑不遠(yuǎn)。光子在光纖中傳輸時(shí)會(huì)不斷損耗，就像手電筒的光越照越暗，超過(guò)幾十公里后，信號(hào)弱到根本無(wú)法識(shí)別。中國(guó)科大的中繼單元，相當(dāng)于在量子信號(hào)的 “長(zhǎng)途旅程” 中搭建了一串 “智能接力站”。

它的核心原理是 “先存儲(chǔ)再轉(zhuǎn)發(fā)”—— 當(dāng)量子信號(hào)傳到中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，會(huì)被長(zhǎng)壽命量子存儲(chǔ)器暫時(shí)保存，等下一段鏈路準(zhǔn)備就緒，再以完整的糾纏狀態(tài)傳遞出去，既解決了損耗問(wèn)題，又不破壞量子的保密特性。

更關(guān)鍵的是，這個(gè)中繼單元實(shí)現(xiàn)了 “器件無(wú)關(guān)” 的量子密鑰分發(fā)，哪怕使用的是不可信的商用設(shè)備，只要遵循統(tǒng)一協(xié)議，生成的密鑰依然安全，這就為大規(guī)模商用掃除了最大障礙。

這次突破的兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，足以彰顯技術(shù)硬實(shí)力：一是器件無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)的傳輸距離突破百公里，較國(guó)際此前最好水平提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上；二是信號(hào)損耗比美國(guó) 2025 年公布的最優(yōu)成果低三分之一。

這意味著我國(guó)的量子通信不僅能跑遠(yuǎn)，還能跑穩(wěn)、跑安全。清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)配套研發(fā)的量子直接通信系統(tǒng)，體積僅相當(dāng)于電腦機(jī)箱，更證明了這項(xiàng)技術(shù)的工程化能力 —— 從核心理論到實(shí)用設(shè)備，中國(guó)已經(jīng)形成了完整的自主創(chuàng)新鏈條。

潘建偉院士在接受采訪(fǎng)時(shí)解釋?zhuān)孔用荑€分發(fā)是量子通信安全性的核心，而可擴(kuò)展中繼技術(shù)讓這種安全能力延伸到遠(yuǎn)距離，為未來(lái)構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。

可能有人會(huì)擔(dān)心，中繼節(jié)點(diǎn)會(huì)不會(huì)成為安全漏洞？確實(shí)，德國(guó)馬普研究所 2025 年的報(bào)告就曾指出量子中繼可能遭遇 “量子黑客” 攻擊。但我國(guó)團(tuán)隊(duì)早已想到應(yīng)對(duì)之策：通過(guò)異步量子中繼協(xié)議和多層加密機(jī)制，將節(jié)點(diǎn)被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

而且從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，英國(guó)匯豐銀行等金融機(jī)構(gòu)已開(kāi)始試用量子加密通信，足以說(shuō)明行業(yè)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)安全性的認(rèn)可。畢竟，相比于傳統(tǒng)通信依賴(lài)的軟件加密（總有被破解的可能），量子通信的安全是由物理定律保障的，這是一種 “無(wú)條件安全”，也是它最核心的競(jìng)爭(zhēng)力。

這項(xiàng)技術(shù)突破的意義，遠(yuǎn)不止解決 “通信保密” 那么簡(jiǎn)單。它正在重塑全球科技競(jìng)爭(zhēng)格局，更讓我國(guó)在大國(guó)博弈的新賽道上占據(jù)了主動(dòng)權(quán)。

2025 年以來(lái)，量子科技成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)：美國(guó)出臺(tái)新規(guī)限制對(duì)中國(guó)量子領(lǐng)域的投資，將本源量子等企業(yè)列入 “實(shí)體清單”，還聯(lián)合日本、英國(guó)組建 “量子技術(shù)聯(lián)盟”，試圖構(gòu)建技術(shù)封鎖圈。

但令他們沒(méi)想到的是，我國(guó)不僅實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)突破，還完成了技術(shù)輸出 —— 本源量子的自主研發(fā)算力已覆蓋 133 個(gè)國(guó)家，用硬實(shí)力打破了封鎖企圖。

從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，量子通信的落地正在穩(wěn)步推進(jìn)。目前我國(guó)已明確 “先關(guān)鍵領(lǐng)域、后民用普及” 的路線(xiàn)，國(guó)防、金融、政務(wù)等對(duì)安全要求極高的領(lǐng)域?qū)⒙氏仁芤妗?/strong>

潘建偉院士預(yù)測(cè)，再經(jīng)過(guò) 10 到 15 年的努力，當(dāng)通用量子計(jì)算機(jī)成為現(xiàn)實(shí)后，借助可擴(kuò)展中繼單元，全球量子計(jì)算機(jī)將連成真正的量子互聯(lián)網(wǎng)，不僅能實(shí)現(xiàn)信息的絕對(duì)安全傳輸，還能通過(guò)量子計(jì)算的指數(shù)級(jí)加速能力，推動(dòng)對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)知的革命性飛躍。

在國(guó)際合作方面，我國(guó)的態(tài)度始終開(kāi)放。盡管美國(guó)主導(dǎo)的小圈子試圖搞技術(shù)孤立，但歐盟的態(tài)度卻很微妙 ——2025 年更新的量子戰(zhàn)略中，歐盟專(zhuān)門(mén)撥款 5 億歐元研發(fā)中繼技術(shù)，同時(shí)保持著與我國(guó)在基礎(chǔ)研究層面的合作。

畢竟，量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建不可能由單一國(guó)家完成，開(kāi)放合作才是共贏之道。我國(guó)在技術(shù)突破后，沒(méi)有搞 “技術(shù)霸權(quán)”，而是通過(guò)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊發(fā)布成果、參與全球標(biāo)準(zhǔn)制定，展現(xiàn)了負(fù)責(zé)任的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。

這不是科幻場(chǎng)景，而是基于當(dāng)前技術(shù)突破的合理展望 —— 中國(guó)科大的中繼單元，已經(jīng)為這個(gè)未來(lái)打開(kāi)了大門(mén)。

信息來(lái)源：

央視新聞：我國(guó)量子科技研究取得新突破 量子網(wǎng)絡(luò)走向現(xiàn)實(shí)可能

人民網(wǎng)：我國(guó)科學(xué)家在可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)研究方面取得重大突破