中国科学家的量子中继新突破，帮助牛郎织女会鹊桥 | 科技袁人
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导读
到底哪种中继好呢？这两个名字很容易令人困惑，以为可信中继比量子中继好。但实际上，是量子中继比可信中继好。
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本视频发布于2021年6月28日，点赞量已达4705
精彩再现：
最近，中国科学技术大学又出了一条“不明觉厉”的新闻：郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组利用固态量子存储器和外置纠缠光源，首次实现两个吸收型量子存储器之间的可预报量子纠缠，演示了多模式量子中继。大多数人对此恐怕断句都难，更不用说看明白什么意思了。
其实简而言之，这是一个“量子中继”的突破。2019年，我做过一期节目，介绍过潘建伟院士团队的“全光量子中继”（《你完全可以理解全光量子中继 | 袁岚峰》）。你如果看过那篇文章，你就能理解量子中继是什么，它是用来干什么的。下面简单地理一下逻辑关系。
一，有一个领域叫做“量子保密通信”，它是用量子力学的方法来实现不可被数学破解的保密通信。
二，量子保密通信的一个技术要点是，必须用单光子传输。由此导致的一个后果是，安全传输距离有上限，因为太远了单光子就衰减得几乎收不到了。
三，为了延长安全传输距离，显而易见的方法就是每隔一段距离加一个中继。量子保密通信用的中继分为两种，一种叫可信中继（trusted repeater），另一种叫量子中继（quantum repeater）。
四，到底哪种中继好呢？这两个名字很容易令人困惑，以为可信中继比量子中继好。但实际上，是量子中继比可信中继好。因为可信中继其实是“必须通过人力来保证它可信的中继”，即在人力严密监控下的中继，它存的就是经典信息。而量子中继本身并不存储数据，它只是让发送方和接收方通过它建立量子纠缠，以此延长安全传输距离。因此，敌人攻破可信中继就可以窃密，而攻破量子中继只能破坏通信而不能窃密。
五，在技术难度上，量子中继比可信中继高得多，因为它需要纠缠交换、纠缠纯化、量子存储三个元素。因此，可信中继已经投入实用了，世界第一条量子保密通信干线“京沪干线”就在用可信中继，而量子中继还在实验室研究阶段。
有了这些基础，你就可以理解新闻中对李传锋、周宗权研究组工作的报道（《Nature重磅：中国科大首次实现多模式量子中继》）：
每个量子节点中除了“牛郎”“织女”量子存储器之外，还各有一个纠缠光子对。实验中，每个纠缠光子对中的一个光子被量子存储器捕获并存储，每个纠缠光子对的另一个光子通过光纤同时传输至中间站点“鹊桥”进行贝尔态测量，测量的过程就是纠缠建立的过程。因此，“牛郎”和“织女”借助“鹊桥”可以在没见面的情况下成功建立纠缠。
周宗权副教授表示：“利用吸收型量子存储器有望在未来实现高效率的量子中继和量子网络，进一步推动量子世界里‘牛郎与织女’的顺利通信。”如果看不明白技术细节，也没关系，现在你至少可以理解下面这些审稿人的评价：
这个实验采用系综存储器，在量子中继应用中具有一系列的优势，比如多模式复用。
这个实验是对量子中继器基本链路的一个非常直接和清晰的演示，……这是一项重要的成就，将为接下来的研究奠定基础。
这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就。
背景简介：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。 责任编辑：祝阳