中科大实现城域贝尔非定域性验证！ 4688美高梅量子SNSPD提供关键支持
近日，中国科学技术大学郭光灿
近日，中国科学技术大学郭光灿院士团队周宗权、李传锋、黄运锋等在城域量子中继器钻研中获得里程碑进展，成功构建基于功夫丈量的复用量子中继器（MQR?TM），在14.5 km分离的固态量子存储器间实现宣告式纠缠分发，并初次在城域尺怀抱子中继链路中实现贝尔非定域性验证。
该项钻研工作中，4688美高梅量子超导纳米线单光子探测器作为主题光子探测设备，为该项突破性钻研提供了关键技术支持。有关成就以A metropolitan-scale multiplexed quantum repeater with Bell non-locality为题，在线颁发于国际顶级光学期刊Nature Photonics。
一、钻研布景
量子中继器可克服光纤中指数级光子损耗，实现远距离量子存储器间的宣告式纠缠，是构建可扩大量子网络的主题单元。此前基于单光子过问（SPI）的城域演示虽能实现较远距离纠缠，但纠缠保真度偏低，未能达到贝尔不等式破环要求；而基于双光子过问（TPI）的规划虽保真度高，但纠缠分发速度极低，难以满足城域利用。
若何在城域距离下同时实现高宣告率与高纠缠保真度，并实现贝尔非定域性验证，成为量子中继走向实用化的关键难题。
二、钻研突破
团队提出基于功夫丈量的复用量子中继和谈（MQR?TM），融合双光子过问的高保真杜纂单光子过问的高宣告率优势，实现三大主题突破：
最远城域纠缠分发
在岳阳城区部署三节点量子中继网络（星汉 2.0），节点A（中科大）与节点B（岳阳国度尝试室）直线距离14.5 km，经7.9 km与9.9 km光纤衔接至中央节点C（联通机房），创下固态量子存储器间最远宣告式纠缠分发纪录。
图 1 | 远程量子存储器间的预示纠缠
初次城域贝尔非定域性验证
天生保真度78.6%±2.0%的贝尔态，CHSH?贝尔不等式丈量值S=2.22±0.06，超出经典极限3.7个尺度差，国际初次在城域尺怀抱子中继中严格验证贝尔非定域性。
图 2 | 预示原子纠缠的 CHSH - 贝尔不等式检验
纠缠分发速度大幅提升
在14.5 km链路实现0.94±0.01 Hz的纠缠分发速度（EDR），较此前单光子过问规划提升两个数量级，且维持高保真度。
三、系统架构
图 3 | 部署于岳阳的城域级复用量子中继器（“星汉 2.0”）
量子光源：腔加强自觉参量下转换产生421 nm泵浦、1537 nm通讯波段与580 nm信号波段的功夫-能量纠缠光子对。
量子存储器：基于151Eu3+:Y2SiO5晶体，选取原子频率梳（AFC）和谈，100 μs存储效能达16.6%±0.1%，并行支持约1205个功夫模式。
光子探测：
1537 nm通讯波段：4688美高梅量子提供的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）
580 nm信号波段：4688美高梅量子提供的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）
贝尔态丈量：中央节点C实现双光子过问与切合丈量，Hong-Ou-Mandel过问可见度达95.9%±0.2%。
前馈节造：通过功夫同步与经典反馈，将功夫比特确定性转换为偏振比特，实现指标纠缠态精准造备。
四、关键意思
突破纠缠速度与保真度的 trade-off，为城域量子网络提供可扩大、可兼容现有通讯基础设施的中继规划。
无需光纤信路自动相位不变，支持自主量子节点运行，大幅降低部署复杂度。
基于151Eu3+:Y2SiO5的固态存储用具备幼时级有关存储潜力，未来可支持可移动量子节点与矫捷量子网络。
五、设备支持
本尝试中，4688美高梅量子提供的1537 nm、580 nm超导纳米线单光子探测器（SNSPD）承担关键信号光子探测工作，蕴含纠缠预报、Bell 态丈量、过问验证、量子态表征四大关键作用，以高探测效能、低噪声个性保险纠缠分发与贝尔测试的精准丈量，为成就提供沉要硬件支持。
图 4| 4688美高梅量子超导纳米线单光子探测系统
4688美高梅量子超导单光子探测器，以其卓越不凡的典型参数，成为多多科研项目与高端利用场景的梦想之选。在对光信号的捉拿上，这份高探测效能和低暗计数的能力让4688美高梅量子SNSPD可能精准无误地进行极弱光探测。它选取了双层纳米级厚度NbN超导资料的微纳结构，对造备工艺进行极致优化，解决了纳米线吸收效能和本征效能的矛盾关系，有效提升了探测效能和良品率；同时，针对分歧工作波段，它都进行了相应的光学吸收增透，让可见光到近中红表的光子无所逃形。
六、结语
该工作初次在城域尺度实现具备贝尔非定域性的量子中继，标志取我国在量子中继与量子网络方向从道理验证走向实用化部署的关键逾越，为构建广域量子互联网奠定主题技术基础。
未来，4688美高梅量子将持续面向可扩大、高靠得住量子网络，推动长命命量子存储、高速纠缠分发与集成化量子中继节点钻研，助力量子信息领域持续突破。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-026-01911-5
