量子网络的"最后一公里"难题，被中国团队往前推进了一大步。记者10月14日从中国科学技术大学获悉，潘建伟、张强等与济南量子技术研究院郑名扬等组成的研究团队，在紫外波段离子阱存储器和通信光纤的高效量子互联方面取得重要进展：393纳米至1550纳米的高效率、低噪声量子频率转换，刷新了该波段转换效率与噪声水平的国际纪录，成果发表在《物理评论快报》上。
为什么频率转换是关键一跃
囚禁离子体系相干时间长、操控保真度高，是构建规模化量子网络的重要候选。但麻烦在于：许多囚禁离子的荧光波长落在紫外或蓝紫光波段，这种光在光纤里跑不远——此前该波段的纠缠分发距离被限制在米量级。解决方案是把紫外光子"翻译"成能在光纤中长距离传输的通信波段（1550纳米）光子，也就是量子频率转换。此前这个波段的转换普遍面临效率低、噪声高的困境，难以实际应用。
研究团队从准相位匹配的底层原理出发，建立了畴缺陷导致效率下降的定量理论模型，并揭示了短波长泵浦下转换过程与噪声过程的反向调谐特性，据此提出噪声抑制方法。最终建成的转换模块端到端效率达28.8%，泵浦光噪声抑制到每秒35个计数——与此前工作相比，效率提升约30倍，噪声降低超过两个数量级。
从器件到网络：已经用起来的技术
这项工作不是停留在论文里的指标。该量子频率转换模块已在基于钙离子的远距离量子纠缠实验中实际应用，信噪比达120:1，支撑了长寿命远程离子—离子高保真度纠缠的实验演示与器件无关量子密钥分发。这意味着，通往可扩展量子中继和广域量子网络的关键器件，已经从"原理验证"走到了"工程可用"。
量子网络的竞争早已不是单一指标的比拼，而是"存储—转换—传输—中继"全链条的系统工程。中国团队在量子通信的布局一向以成体系著称，这次在频率转换这个承上启下的环节拿下纪录，补上的正是广域量子网络拼图里关键的一块。