2025年12月15日，芝加哥大学（UChicago）的研究人员表示，一种新的纳米制造方法可以显著扩大量子网络的范围，为全球量子网络的实现提供了新的希望。
 

          量子计算机功能强大、速度极快，但众所周知，它们很难远距离连接。此前，两台量子计算机通过光纤连接的最大距离仅为几公里。这意味着，即使铺设了这样的光缆，位于芝加哥市中心威利斯大厦和南区芝加哥大学普利兹克分子工程学院（UChicago PME）的量子计算机之间也相距太远，无法相互通信。研究人员的最新研究表明，新技术理论上可以将这一最大距离扩展至2000公里，即1243英里。△相关研究已发布在《自然通讯》通讯期刊，题目为“具有长寿命相干性的双外延电信自旋-光子界面”（传送门）

       芝加哥大学普利兹克分子工程学院助理教授Tian Zhong的方法使得之前无法连接到威利斯大厦的芝加哥大学量子计算机，如今能够与位于犹他州盐湖城以外的量子计算机进行连接和通信。Zhong教授最近因这项工作荣获了著名的斯特奇奖。将量子计算机连接起来，构建强大的高速量子网络，需要通过光纤电缆将原子纠缠在一起。这些纠缠原子保持量子相干性的时间越长，量子计算机之间的连接距离就越远。Zhong教授和芝加哥大学PME团队将单个铒原子的量子相干时间从0.1毫秒提高到10毫秒以上。他们甚至在一次实验中实现了长达24毫秒的相干时间，理论上这将使量子计算机能够在惊人的4000公里（芝加哥大学PME到哥伦比亚奥卡尼亚的距离）之间进行连接。
 

同样的材料，不同的制作方法
       创新之处不在于使用新的或不同的材料，而在于以不同的方式构建相同的材料。他们使用一种称为分子束外延（MBE）的技术，而不是传统的提拉法，来制造产生量子纠缠所需的稀土掺杂晶体。与传统的高温熔炉法不同，为了将晶体加工成计算机元件，研究人员会利用化学方法将它“雕刻”成所需的形状。这类似于雕塑家挑选一块大理石，然后凿去雕像以外的部分。然而，分子束外延（MBE）技术更像是3D打印。它通过喷涂一层又一层的薄层，逐步构建出所需的晶体，最终形成精确的形状。
     Zhong教授团队的研究成果为量子比特在光纤网络中的集成提供了新的路径。光子科学研究所的Hugues de Riedmatten教授表示：“该研究展示了利用可控的纳米加工方法，生产具有优异光学和自旋相干特性的量子比特，并能够与光纤兼容的设备架构集成。这为大规模可联网量子比特的生产提供了新的、可扩展的解决方案。”
下一步测试与部署
       尽管取得了令人瞩目的进展，Zhong教授表示，团队的下一步工作将是进一步验证量子比特在实际光纤网络中的表现。在实验室中，研究人员将通过1000公里的卷绕电缆连接两个量子比特，模拟未来长距离量子通信的运行模式。Zhong教授补充道：“在我们真正部署光纤之前，我们将在实验室里进行一系列本地实验，逐步向构建全球量子互联网的宏大目标迈进。”
      随着这一新技术的成功应用，全球量子互联网的梦想正在逐步成真，量子计算和量子通信的结合将为各行各业带来前所未有的计算能力与通信速度，尤其在医疗、金融、人工智能等领域，具有巨大的应用潜力。

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