AP量子快报（172）| 郭光灿院士团队韩正甫、王双等：构建城域尺度自适应高维纠缠量子网络

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这是第172期“AP量子快报”，欢迎持续关注！

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摘要

• 中国科学技术大学构建城域尺度自适应高维纠缠量子网络

• 美国加州大学洛杉矶分校分析量子波长互联的充气空芯光纤相位相干四波混频特性

• 北京量子信息科学研究构建超导量子比特与有限相互作用多体二能级系统耦合的微观模型

• 北京大学开发双旋范德华晶体实现高亮度可调量子纠缠光源

• 美国国家科学基金会与能源部宣布总额约3亿美元的量子研发投入

• 瑞典发布首个十年国家量子技术战略

• 美国财政部成立量子安全准备工作组

• 昆士兰大学启用澳大利亚首个开放接入量子计算测试台

高维纠缠具有信息容量大、噪声容限高等优势，但在实际光纤网络中仍面临传输损耗、环境噪声和多节点稳定控制等挑战。中国科学技术大学郭光灿院士团队韩正甫、王双等构建了城域尺度自适应高维纠缠量子通信网络，展示了高维纠缠在提升网络通信性能和适应复杂环境方面的优势。团队利用光子的偏振和时间戳两个自由度产生四维纠缠态，并结合波分复用技术将纠缠光子分发给四个用户。四个用户通过单模光纤接入中心节点，用户间链路覆盖数十公里的典型城域距离范围，并形成六条两两连接的高维纠缠链路，实现了高维纠缠通信从点到点传输向多用户全连接网络的拓展。该网络可根据每条链路的噪声状况，独立选择信息容量更高的四维全空间编码，或采用四维纠缠内部抗噪能力更强的二维子空间编码，在不更换光源和网络结构的情况下兼顾密钥生成效率与抗噪性能。相关成果发表于Optica 。

论文链接：

https://doi.org/10.1364/OPTICA.596777

量子频率转换是搭建异构量子网络的关键接口技术，能够解决不同量子系统工作波长不匹配的难题。美国加州大学洛杉矶分校研究团队针对充气空芯毛细管光纤中的四波混频（FWM）过程开展系统建模研究，重点分析相位保持型频率转换的光谱相位映射特性。研究针对红外转紫外、通信波段1550 nm转深紫外308 nm、通信波段转可见光516 nm三类典型应用场景，对比线性、正负二次三种光谱相位调制下的转换表现，厘清中间脉冲能量、脉冲带宽对相位映射保真度与转换效率的影响规律。研究发现，提升转换效率往往会引入自相位调制、交叉相位调制等非线性效应，造成相位相干性劣化；线性相位调制方案可以在较宽参数窗口内兼顾较高转换效率与优异的相位传递质量。相关成果发表于Advanced Photonics Nexus 。

论文链接：

https://www.researching.cn/articles/OJ214bebc1eaddcbe0

超导量子比特的相干时间长期受到材料缺陷环境的限制，广泛分布于表面氧化层、材料界面和加工残留中的二能级系统（TLS）。北京量子信息科学研究院郭学仪团队构建了超导量子比特耦合有限相互作用多体TLS的微观模型，揭示无需引入外部热浴或唯象耗散、体系内禀多体动力学即可产生有效不可逆的指数能量弛豫效应。团队进一步阐明了器件微观参数对弛豫的调控规律：当TLS内部耦合增强，多体能谱展宽、与量子比特近共振的有效通道减少，T₁逐渐增大并在内部耦合超过约3 MHz之后，T₁将趋于饱和。此外，提升FFTIE作用频率，能够在动力学演化的早期阶段就抑制相干振荡，促使体系更快进入稳定的指数弛豫状态。相关成果发表于APS Open Science 。

论文链接：

https://doi.org/10.1103/b11b-3hm4

高亮度、量子态可调的量子纠缠光源，是量子通信、量子计算与量子精密测量等前沿量子科技的重要部件。北京大学刘开辉、洪浩团队提出了双旋范德华晶体构型，将二维范德华薄层晶体分别沿逆时针与顺时针方向旋转堆叠，构筑出互为镜像的左旋晶体与右旋晶体的组合；成功制备了转角二维硒化镓（GaSe）晶体量子纠缠光源。结果表明，仅21 um厚的二维GaSe晶体，即可实现超过13200 Hz的光子对产生速率，偏振纠缠贝尔态保真度高达99%；并且通过调节左右旋部分的相对转角，偏振量子态可在最大纠缠与非纠缠之间连续变化。相关成果发表于Physical Review Letters 。

论文链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/wp59-zvvb

美国国家科学基金会（NSF）宣布共向8个“量子跃迁挑战研究所”投入超2.9亿美元，5年内每个研究所获约2800~3700万美元，涵盖容错量子计算、量子纠错、量子网络、量子传感和量子仿真等领域。此外，美国能源部（DOE）同期宣布拨款730万美元资助8个“量子前沿站”项目，将量子信息科学工具集成到粒子加速器实验、碰撞分析和中微子研究中。

来源：

https://www.nsf.gov/news/eight-nsf-research-institutes-propel-us-quantum-science-290m

瑞典政府发布2026—2036年国家量子战略，计划围绕研究产业、基础设施生态和安全联盟三大支柱，推动量子技术从学术研究走向商业落地。战略依托查尔姆斯大学WACQT、瑞典量子技术中心、MAX IV和ESS等科研机构、设施，支持量子硬件测试、创业孵化和风险投资。

来源：

https://www.regeringen.se/informationsmaterial/2026/08/sveriges-strategi-for-kvantteknikomradet/

美国财政部成立量子安全准备工作组，执行第14412号总统行政令部署，推动金融安全向后量子密码安全体系过渡。工作组为政企联合组建，汇集政府部门、金融机构、金融市场基础设施、技术服务商及私营行业代表，重点从行业统筹协同、供应商合规筹备、新兴技术风险研判三方面出发推进金融领域量子安全准备工作。

来源：

https://home.treasury.gov/news/press-releases/sb0615/

澳大利亚昆士兰大学正式上线该国首个开放接入的国家量子计算测试台。项目总预算为1080万澳元（约合773万美元），其中由联邦政府提供600万澳元（约合430万美元）资助。平台搭载5量子比特超导量子处理器，配备两台稀释制冷机，将面向初创企业、科研人员开放量子硬件资源，支持概念验证、量子算法、纠错方案等早期研发测试，降低行业开展量子硬件试验的门槛，助力实现基础研究成果向商业创新应用转化。

来源：

https://news.uq.edu.au/2026-08-quantum-first-puts-queensland-industry-front-foot

科学编辑 | 张强

编辑 | 徐睿

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