长期以来，构建高效、安全的量子网络一直是量子信息科学的重要目标。其核心是实现远距离、确定性的量子纠缠分发，使不同节点能够共享纠缠资源，从而支撑量子通信、分布式量子计算和精密测量等应用。但现实环境中，光纤传输的固有损耗是一道难以回避的限制，直接约束量子信号的传播距离与稳定性。问题在于，如果依赖光子在光纤中直接传输——距离一旦增加——衰减会指数级累积。以标准光纤为例，跨越千公里后光信号会衰减到极低水平，即使提高光源发射速率，也很难在可接受时间内获得可用的纠缠对。这表明，仅靠“加大发射功率、提高重复频率”的思路，无法从根本上解决远距离量子网络的可扩展性。造成瓶颈的关键在于量子态极其脆弱：一上，光纤损耗使远距离传输成功概率迅速下降；另一方面，即便采用量子中继，需要分段链路上依次建立纠缠并进行纠缠交换，也要求量子存储器在等待过程中保持纠缠不被退相干。然而现实中常见的矛盾是“纠缠寿命短于建立纠缠所需时间”——纠缠刚建立不久就可能衰减消失，导致中继链路难以级联扩展。这被认为是量子中继走向可扩展网络的关键技术关口。针对上述难题，中国科学技术大学研究团队围绕高保真度单光子纠缠协议等开展攻关，首次实现“纠缠可存活时间显著长于纠缠建立所需时间”的突破：纠缠寿命达到550毫秒，而纠缠建立所需时间为450毫秒。二者关系的反转意味着，量子中继可以在更高成功率、更稳定条件下完成多段纠缠的等待与连接，为构建可扩展量子中继基本模块提供了实验支撑。换言之，此进展让量子中继从“单次演示”深入走向“可重复、可扩展、可组网”的工程化方向。这项进展的意义，首先体现在远距离量子网络从“理论可行”向“工程可做”更进一步。量子中继被认为是应对光纤损耗的主要路径之一，若能将中继模块标准化并稳定运行，未来有望通过分段链路和节点级联，逐步连接城域、跨城乃至更大尺度的量子网络。其次，它为高等级信息安全应用提供了更坚实的物理基础。量子纠缠分发不仅决定组网能力，也直接关系量子保密通信的性能与安全边界。 在安全通信上，研究团队进一步城域尺度光纤链路上实现器件无关量子密钥分发，并在100公里光纤链路上验证了密钥生成的可行性。器件无关方案的特点是：安全性不依赖对具体器件内部机理的完全信任，而是以量子力学可检验的对应的性为基础，从而为实际部署中可能存在的器件缺陷、实现偏差等风险提供更强保障。此次百公里级演示将器件无关量子密钥分发从以往较受限的实验距离推进到更贴近城域网络的范围，传输距离较国际此前最好实验水平提升两个数量级以上，也展示了在复杂现实链路中实现“更高安全等级”的可行路径。 从建设路径看，两项成果分别回应了量子网络的两类核心问题：一是“能否连得更远”，二是“能否更安全地用起来”。前者需要在量子中继中解决存储与纠缠建立时间的矛盾，并继续提升纠缠质量、重复频率和系统稳定性；后者则需要在更真实的网络环境中验证安全协议、降低系统复杂度并提高密钥率。要推动量子网络走向规模化应用，仍需在高性能量子存储、纠缠源效率、链路噪声抑制、网络同步与路由机制各上持续突破，同时也需要标准体系、网络互联互通和应用场景牵引等上联合推进。 展望未来，随着量子中继模块不断走向可扩展，器件无关密钥分发等高安全等级协议逐步实现更长距离、更高效率，基于量子纠缠的光纤量子网络有望在城域率先落地，并逐步拓展至更广范围，与现有经典通信网络形成互补。尤其在安全要求极高的领域，量子通信的应用空间将随着关键器件性能提升和系统集成能力增强而进一步扩大。
此次系列成果显示出我国在量子通信关键技术上的持续推进，也说明了集中力量攻关所带来的效率与优势；在全球数字化进程加速的背景下，量子通信的每一次突破都可能影响未来信息安全格局。正如潘建伟院士所言："这些发现不仅拓展了人类对量子世界的认知边界，更为构建自主可控的国家信息安全体系提供了新的技术选项。"