中国科大实现长距离量子纠缠纯化重大突破

纯化效率达国际水平6000倍以上，为高效量子中继提供关键技术支撑

中国科学技术大学（USTC）近日在量子通信与量子网络研究领域取得重要进展。该校郭光灿院士团队李传锋、刘博涵研究组联合南京邮电大学科研人员，利用高品质纠缠光子对源，首次在11公里光纤中实现长距离量子纠缠纯化，纯化效率较国际现有水平提升6000倍以上。

该成果于1月8日发表于国际知名学术期刊《物理评论快报》。高质量的长距离纠缠是实现量子通信和可扩展量子网络的关键基础。此前，主流的纠缠纯化实验需依赖两对低品质纠缠态，且多局限于实验室桌面演示。

研究团队创新性地提出仅用一对超纠缠态即可实现高效长距离纠缠纯化的新方案。实验中，一对偏振-空间模式超纠缠态通过11公里多芯光纤（噪声信道）进行分发。结果显示，纯化后偏振纠缠保真度从0.771提升至0.887。

相较于使用两对纠缠态的传统方法，该方案结合自发参量下转换光源，整体纯化效率预计提升达6.6×10³倍，显著提高实用化潜力。

此项研究为未来构建高效量子中继器提供了重要的技术支撑，推动长距离量子通信网络发展迈出关键一步。