本报合肥10月31日讯（记者 方梦宇）近日，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、赵博等在国际上首次利用参量下转换光源，实现了基于线性光学的量子中继器中的嵌套纠缠纯化和二级纠缠交换过程。基于该技术，以往量子纠缠交换过程中阻碍分发态被进一步相干操作的主要噪声可以被自动剔除，这为将来实现基于原子系综的可扩展线性光量子中继器提供了前瞻性的技术指引。
“从原理上来说，量子通信是无条件安全的通信方式。”潘建伟说，“由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆，可以实现抵御任何窃听的密钥分发，进而能保证用其加密的内容不可破译。”
保密性能如此之好的量子通信在实际运用的过程中却存在着技术难题。陈宇翱介绍说：“量子纠缠实际上非常脆弱，会随着光子在光纤内或者地表大气中的传输距离而急剧衰减，因此以往的量子纠缠分发实验只停留在百公里的距离。”作为解决办法，量子中继器能够通过放大量子信号的方式延展网络的覆盖范围，是地面实用化远距离量子通信中必不可少的关键器件。
1998年量子中继器的概念被提出后，潘建伟团队一直致力于量子中继器的实用化研究。
近期他们基于八体纠缠光源，首次演示了嵌套量子纠缠纯化和级联量子纠缠交换。通过巧妙设置贝尔态测量装置，不仅能完全消除纠缠交换过程中双光子干扰项，同时还保留了分发量子态进一步可操纵性。结合使用光纤模拟量子存储以及测量反馈装置，成功实现可扩展量子中继器光学演示。
这两项工作均在国际上逾越了以往只能演示量子中继器中单次纠缠操纵的长期技术障碍，首次实现了对量子态的连续纠缠操控，《自然·光子学》和《物理评论快报》审稿人对这两项成果给予高度评价，其中嵌套纯化的实验实现被赞为“英雄实验”。
记者 方梦宇 中国教育报2017年11月1日
