近日，清华大学交叉信息研究院段路明研究组在量子信息领域取得了重要进展，在实验中实现了量子直播协议中两个直播模块之间的高效纠缠连接，成功展示了量子直播模块连接效率的规模化提高。

　　这被认为是实现实用的量子中继器的重要步骤。

　　光子在光纤传播时的指数级衰减是长程量子通信和大规模量子网络实现过程中面临的主要问题，量子中继协议是解决光纤传播损失的方案。

　　2001年，段路明与合作者提出了着名的DLCZ(Duan-Lukin-Cirac-Zoller)量子转播方案，利用原子量子存储器和单光子信道的结合，克服了光量子信号在光纤中的指数衰减问题，之后继续成为该领域的研究热点。

　　经过世界各国研究团队近20年的努力，DLCZ量子中继协议的实验在许多方面取得了长足的发展。

　　但是，作为量子直播协议中的重要步骤，也就是说，如何将小型直播模块通过量子内存的存储，与相邻的直播模块高效地连接成为更大的直播模块，扩大量子纠缠在空间中的分布，因为实验技术方面存在的困难，还没有实现。

　　第一次:中国实现量子转播的重大突破。

　　实验系统的示意图。

　　在研究过程中，首先，研究人员通过将超低温、原子气体监禁在一维光晶格中，通过光学泵浦将原子制备在对磁场变化不敏感的钟态中，正确控制在原子所在位置的磁场，将冷原子量子转播的相关时间提高到几十毫秒

　　其次，结合实时反馈的高速控制系统，将先产生量子纠缠的中继模块存储到相邻中继模块中，也产生量子纠缠时，实现了相邻两个量子中继模块内部量子纠缠的异步制备，最后通过纠缠交换两个模块，实现量子中继模块的高效纠缠连接。

　　通过这种方式进行纠缠连接，连接效率线性比单个模块内部纠缠制备所需的时间，与之前研究中未使用量子存储的同步制备两个中继模块内部的量子纠缠所需的二次方时间相比，连接效率在规模化上的复杂性发生了变化

　　同时，单个量子直播模块内部纠结制备概率为0.1%时，可将两个量子直播模块纠结连接效率提高353倍。

　　未来量子中继模块从两个扩展到n个时，这种效率的提高对应于量子中继器直接传输量子通信在量子纠缠分发效率方面的指数水平的提高。

　　该实验研究通过使用量子存储，实现了不同量子中继模块的按需连接，连接效率大幅提高，显示了量子中继器对长程量子通信的核心加速能力。