潘建伟团队突破量子纠缠瓶颈，中国量子科技持续领跑
潘建伟团队突破量子纠缠瓶颈，中国量子科技持续领跑
2024年5月，中国科学技术大学潘建伟团队再次在量子科技领域取得重大突破。他们构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络，使得现实量子纠缠网络的距离由以往的几十米提升至几十公里，整整提升了三个数量级。这一突破性成果发表在国际顶级学术期刊《自然》杂志上，标志着我国在量子信息科技领域再次领跑全球。
这一突破的重要性在于，它为构建更复杂的量子网络奠定了基础。通过量子态的远程传输来构建量子网络，是实现大尺度量子信息处理的基本要素。基于量子网络，可以实现广域量子密钥分发以及分布式量子计算和量子传感，这些都是未来“量子互联网”的技术基础。
量子纠缠是量子计算和量子通信的核心资源。在经典世界中，两个物体的状态是独立的，但在量子世界中，两个粒子可以通过纠缠实现瞬时的关联，无论它们相距多远。这种神秘的关联现象被爱因斯坦称为“鬼魅般的远距作用”，但它正是量子计算和量子通信实现突破的关键。
潘建伟团队的突破解决了光晶格中原子纠缠对连接和多原子纠缠判定的瓶颈问题。在量子计算中，纠缠态的制备和保持是非常困难的，因为量子系统很容易受到环境的干扰而失去纠缠特性。潘建伟团队通过新型材料的开发，成功克服了这一技术难题，为实现大规模量子计算和模拟铺平了道路。
这一突破对量子计算和量子通信的实际意义重大。在量子计算方面，它将推动专用量子计算模拟机的发展，用于解决量子化学、高温超导机理等重要科学问题。在量子通信方面，它将为构建更安全的量子保密通信网络提供技术支持，进一步巩固我国在量子通信领域的国际领先地位。
近年来，中国在量子科技领域持续领跑。在量子通信领域，我国已实现光纤点对点量子保密通信最远安全距离突破1000公里，构建了全球首个天地一体广域量子通信网络雏形。在量子计算领域，我国是目前唯一在两种物理体系上都实现了“量子计算优越性”的国家。在量子精密测量领域，我国研制的光钟精度达到70亿年误差不超过一秒，仅次于美国。
量子科技已开始从实验室走向实际应用。在2024量子科技和产业大会上，一批量子领域的创新技术和产品亮相，包括量子密话、量子保密通信试验车等。这些产品已在通讯、电力、能源等领域开展应用示范，为未来量子科技的广泛应用奠定了基础。
展望未来，我国计划在10-15年内实现百万量子比特相干操纵，研制具备基本功能的容错通用量子计算机。在量子精密测量方面，目标是达到10-21的精度，这将为探测引力波和暗物质提供全新手段。在量子通信方面，预计10年左右将实现量子中继连接的城际量子通信网络的实际应用。
在量子信息科技领域，我国和美国等世界强国站在了同一起跑线上。这是我国最有条件、最有基础、最有可能拔得头筹和抢得先机的重要科技领域。随着国家的战略部署和持续投入，我国有望在这一轮科技革命中实现“弯道超车”，为未来信息技术的发展开辟新路径。