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

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

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

這不是一次偶然的爆發(fā)，而是中國量子科技長期深耕的必然結(jié)果。回溯量子網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)歷程，全球科學家已鏖戰(zhàn)近二十年。

2010 年美國哈佛大學實現(xiàn) 10 公里雙節(jié)點糾纏，拉開實驗室探索的序幕；2016 年我國 “墨子號” 衛(wèi)星升空，成為全球首個實現(xiàn)星地量子密鑰分發(fā)的國家，單次過境即可生成 100 萬比特安全密鑰，讓當時還在地面光纖中摸索的歐美同行望塵莫及。2017 年 “京滬干線” 開通，1200 公里的光纖量子通信骨干網(wǎng)，首次驗證了地面大規(guī)模組網(wǎng)的可行性。

盡管歐盟砸下 10 億歐元推進 “量子旗艦計劃”，美國將量子網(wǎng)絡(luò)納入國家戰(zhàn)略，但各國都被同一個瓶頸卡住：量子信號在光纖中會指數(shù)級衰減，且無法像傳統(tǒng)信號那樣放大 —— 一旦嘗試復制量子狀態(tài)，其核心的糾纏特性就會瞬間消失，這讓長距離組網(wǎng)淪為空談。

直到 2025 年，德國團隊在商用電信網(wǎng)實現(xiàn) 250 公里傳輸，日本東芝團隊達到 253.9 公里，但這些成果要么依賴天價冷卻設(shè)備，要么只能點對點通信，根本不具備組網(wǎng)能力。而中國科大團隊的突破，恰恰擊中了 “可擴展性” 這個核心痛點。

他們研發(fā)的長壽命囚禁離子量子存儲器，將量子糾纏的壽命提升至 550 毫秒，遠超建立糾纏所需的 450 毫秒 —— 這個看似微小的時間差，在量子世界里堪稱 “永恒”，意味著相鄰節(jié)點的糾纏能夠穩(wěn)定銜接，像搭積木一樣無限擴展傳輸距離。

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

很多人會問，量子通信到底特殊在哪？為什么說它能實現(xiàn) “天知地知你知我知” 的絕對安全？要搞懂這個問題，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，中途可能被人拆開偷看再封好，收件人根本無從察覺；而量子通信的 “信封” 是用光子的量子狀態(tài)做成的，根據(jù)量子力學的測不準原理和不可克隆定理，只要有人試圖偷看（測量量子狀態(tài)），光子就會立刻改變狀態(tài)，收發(fā)雙方會瞬間發(fā)現(xiàn)異常，而且黑客永遠無法精準復制量子信號，這就從物理原理上堵死了竊聽的可能。

但過去的量子通信有個致命缺陷：跑不遠。光子在光纖中傳輸時會不斷損耗，就像手電筒的光越照越暗，超過幾十公里后，信號弱到根本無法識別。中國科大的中繼單元，相當于在量子信號的 “長途旅程” 中搭建了一串 “智能接力站”。

它的核心原理是 “先存儲再轉(zhuǎn)發(fā)”—— 當量子信號傳到中繼節(jié)點時，會被長壽命量子存儲器暫時保存，等下一段鏈路準備就緒，再以完整的糾纏狀態(tài)傳遞出去，既解決了損耗問題，又不破壞量子的保密特性。

更關(guān)鍵的是，這個中繼單元實現(xiàn)了 “器件無關(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。

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

這意味著我國的量子通信不僅能跑遠，還能跑穩(wěn)、跑安全。清華大學團隊配套研發(fā)的量子直接通信系統(tǒng)，體積僅相當于電腦機箱，更證明了這項技術(shù)的工程化能力 —— 從核心理論到實用設(shè)備，中國已經(jīng)形成了完整的自主創(chuàng)新鏈條。

潘建偉院士在接受采訪時解釋，量子密鑰分發(fā)是量子通信安全性的核心，而可擴展中繼技術(shù)讓這種安全能力延伸到遠距離，為未來構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。

可能有人會擔心，中繼節(jié)點會不會成為安全漏洞？確實，德國馬普研究所 2025 年的報告就曾指出量子中繼可能遭遇 “量子黑客” 攻擊。但我國團隊早已想到應(yīng)對之策：通過異步量子中繼協(xié)議和多層加密機制，將節(jié)點被攻擊的風險降到最低。

而且從實際應(yīng)用來看，英國匯豐銀行等金融機構(gòu)已開始試用量子加密通信，足以說明行業(yè)對這項技術(shù)安全性的認可。畢竟，相比于傳統(tǒng)通信依賴的軟件加密（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 “無條件安全”，也是它最核心的競爭力。

這項技術(shù)突破的意義，遠不止解決 “通信保密” 那么簡單。它正在重塑全球科技競爭格局，更讓我國在大國博弈的新賽道上占據(jù)了主動權(quán)。

2025 年以來，量子科技成為國際競爭的焦點：美國出臺新規(guī)限制對中國量子領(lǐng)域的投資，將本源量子等企業(yè)列入 “實體清單”，還聯(lián)合日本、英國組建 “量子技術(shù)聯(lián)盟”，試圖構(gòu)建技術(shù)封鎖圈。

但令他們沒想到的是，我國不僅實現(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 個國家，用硬實力打破了封鎖企圖。

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

潘建偉院士預測，再經(jīng)過 10 到 15 年的努力，當通用量子計算機成為現(xiàn)實后，借助可擴展中繼單元，全球量子計算機將連成真正的量子互聯(lián)網(wǎng)，不僅能實現(xiàn)信息的絕對安全傳輸，還能通過量子計算的指數(shù)級加速能力，推動對物質(zhì)世界認知的革命性飛躍。

在國際合作方面，我國的態(tài)度始終開放。盡管美國主導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，歐盟專門撥款 5 億歐元研發(fā)中繼技術(shù)，同時保持著與我國在基礎(chǔ)研究層面的合作。

畢竟，量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建不可能由單一國家完成，開放合作才是共贏之道。我國在技術(shù)突破后，沒有搞 “技術(shù)霸權(quán)”，而是通過國際學術(shù)期刊發(fā)布成果、參與全球標準制定，展現(xiàn)了負責任的大國擔當。

這不是科幻場景，而是基于當前技術(shù)突破的合理展望 —— 中國科大的中繼單元，已經(jīng)為這個未來打開了大門。

信息來源：

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

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