本报讯  中国科大潘建伟、陈腾云、陆朝阳等与清华大学马雄峰合作，基于团队自主研制的高品质单光子源，在国际上首次突破此前量子网络限于单个中继节点的技术瓶颈，成功构建出包含多个量子中继节点的可扩展网络架构。这一进展为量子网络从 “单节点连接” 向 “多节点组网” 的跨越奠定关键基础，使更复杂的多层量子网络构建成为可能。这也充分展现了模块化设计的灵活性与信号传输的高效性，为未来大规模量子网络的落地提供了坚实支撑。相关成果8月26日发表在《自然·物理》上。

如何将量子网络扩展至包含多个量子中继节点，同时兼顾扩展效率、安全性与可靠性，是推进量子网络发展的关键挑战之一。针对这一问题，研究团队提出并实验实现了全新的五节点量子网络架构：在传统三节点网络基础上，将团队此前研制的高性能量子点单光子源作为核心中继单元，与两侧的干涉测量节点协同工作，共同构成三个量子中继节点。通过优化单光子源与相干光的强度配比及探测时间窗，团队将干涉可见度提升至 90%，确保该五节点网络架构能通过干涉测量稳定、高效地传递量子信息。

这一设计不仅提升了网络的安全性与灵活性，还具备模块化扩展潜力——可支持构建三层星型网络等复杂拓扑结构，同时能提高单链路信噪比。此外，基于半导体芯片的量子点中继节点作为不可信节点使用，大幅降低了网络部署成本，增强了实际应用中的适应性，为大规模量子网络的落地提供了可行方案。

五节点网络结构示意图。外侧Alice和Bob为用户节点，M_A与M_B为测量节点，N_S为单光子节点，各节点间以光纤链接，其中，M_A、M_B与N_S为量子中继节点。

为验证该网络结构的功能，研究团队采用相位匹配量子密钥分发协议，在总长 300 公里的光纤链路中成功实现了密钥的安全分发。这一结果不仅证实了该架构在长距离量子通信场景中的可行性，也体现了单光子源作为量子中继核心单元的应用潜力，为未来构建覆盖范围更广、安全性更高、灵活性更强的量子网络奠定了基础。

中国科大邹密、何玉明、黄溢智、赵军一为论文共同第一作者。

（合肥微尺度物质科学国家研究中心 物理学院 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院 科研部）