研究人員利用創新技術並克服先前的限制，創造了每秒7.1 量子位元的新速度記錄，推動了量子遠距離傳輸技術的發展，標誌著向高效、影響深遠的量子互聯網邁出了關鍵性的一步。

量子遠距離傳態利用量子糾纏和經典通訊將量子訊息傳輸到遙遠的地方。這一概念已在各種量子光系統中實現，包括從實驗室實驗到實際的現實世界測試。值得注意的是，透過利用低地軌道Micius 衛星，科學家已經成功地將量子訊息傳送到超過1200 公里的距離。然而，目前還沒有一種量子傳輸系統的傳輸速率能達到赫茲數量級。這阻礙了量子網路未來的應用。

在發表於《光科學與應用》（Light Science & Application）的一篇論文中，由電子科技大學郭光燦教授和周強教授領導的科學家團隊與中國科學院上海微系統與資訊科技研究所遊力行教授合作，在”電子科技大學第一城量子互聯網”的基礎上，首次將遠距離傳態速率提高到每秒7.1 量子位元。這創下了城域範圍內量子傳送系統的新紀錄。

a, 傳送系統鳥瞰圖。愛麗絲’A’位於網路交換室，鮑伯’B’和查理’C’分別位於兩個不同的實驗室。連接三個節點的所有光纖都屬於UESTC 主幹網路。在實驗過程中，只有愛麗絲、鮑伯和查理所創造的訊號透過這些”暗”光纖傳輸。愛麗絲用弱相干單光子源準備初始狀態，並透過量子通道傳送給查理。鮑勃的糾纏源產生一對糾纏光子，然後通過另一個量子通道將惰光子送給查理。查理對愛麗絲和鮑伯發送的量子位元進行聯合貝爾態測量（BSM），將它們投射到四個貝爾態之一。然後，BSM 結果透過經典頻道發送給鮑勃，鮑勃對訊號光子進行單元（U）變換，以恢復初始狀態。

“在實驗室外演示高速量子瞬移涉及一系列挑戰。這項實驗展示瞭如何克服這些挑戰，從而為未來的量子互聯網樹立了一個重要的里程碑，”這項工作的通訊作者周強教授說。現實世界中量子傳送系統的主要實驗挑戰是進行貝爾態測量（BSM）。

為了確保量子遠傳成功並提高貝爾態測量（BSM）的效率，愛麗絲和鮑伯的光子需要在光纖長距離傳輸後在查理處無法區分。研究小組開發了一個完全運作的回饋系統，實現了光子路徑長度差和偏振的快速穩定。

另一方面，研究團隊使用單根光纖尾端週期性極化的鈮酸鋰波導來產生糾纏光子對。在此基礎上，他們為遠距離傳輸系統開發了一種具有500 MHz 重複率的高品質量子糾纏光源。

紅條是使用QST 測得的保真度。藍條是使用DSM 獲得的保真度。兩種方法的保真度都超過了2/3 的經典極限，即灰色虛線。

這種基於量子光學的高速量子傳送需要最靈敏的光子感測器，以便收集盡可能多的事件。遊力行教授領導的團隊與光子技術有限公司的同事一起，為這項實驗提供了高性能的超導奈米線單光子探測器。由於偵測器效率極高且幾乎沒有噪聲，因此實現了高效率的BSM 和量子態分析。

研究團隊採用量子態層析和誘餌態兩種方法計算了遠傳保真度，遠高於經典極限（66.7%），證實了高速城域量子遠傳已經實現。

未來，”中國電子科技大學一號城域量子互聯網”有望結合整合量子光源、量子中繼器和量子資訊節點，發展”高速、高保真、多用戶、遠距離”的量子互聯網基礎設施。團隊也預測，這項基礎設施將進一步推動量子網路的實際應用。