中国科学技术大学潘建伟、张强等与济南量子技术研究院郑名扬等，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。研究团队成功实现393nm至1550nm的高效率、低噪声量子频率转换（QFC，Quantum Frequency Conversion），刷新了该波段量子频率转换效率与噪声水平的国际纪录，为可扩展量子网络中囚禁离子节点的远程互连提供了关键技术。10月13日，相关成果发表于国际知名物理学期刊《物理评论快报》。
囚禁离子体系具有相干时间长、操控保真度高等突出优势，是构建规模化量子网络的重要体系之一。然而，诸多囚禁离子能级跃迁荧光波长位于紫外或蓝紫光波段，难以实现远距离光纤传输，解决方案是高效率、低噪声量子频率转换。此前，该波段至通信波段的QFC普遍面临效率低、噪声高的问题，难以实际应用，致使该波段囚禁离子节点间纠缠分发距离被限制在米量级。
近日，中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等与济南量子技术研究院、中国科学院上海微系统与信息技术研究所等单位的研究人员合作，在远距离量子中继研究中取得重要突破，成功实现了两个冷原子量子存储器间跨越420公里光纤的量子纠缠，并在230公里以上距离突破无中继量子纠缠分发的理论极限。这一成果大幅提升了物质量子比特间的纠缠距离，为城际尺度量子网络构建奠定了基础。8月11日，相关研究以编辑推荐（Editors' Suggestion）的形式发表在《物理评论快报》上。
量子存储器间的远距离纠缠是构建量子互联网的技术基础，有望应用于基于量子中继的远程量子通信、分布式量子计算、分布式量子传感等方向。中国科大潘建伟、包小辉团队近年来在该研究方向持续取得突破。2020年该团队成功实现经由50公里光纤的双节点量子存储器间纠缠[Nature 578, 240 (2020)]。2024年该团队以此为基础在合肥市构建了国际首个城域三节点量子存储网络[Nature 629, 579 (2024)]。2026年该团队又进一步实现了百公里高保真双节点纠缠和器件无关量子密码分发[Science 391, 592 (2026)]。
近日，中国科大潘建伟、包小辉、张强、彭承志等，将冷原子量子存储与量子中继技术应用于大尺度光学干涉研究，实现了基线长度达20公里的非局域干涉仪，并验证了量子存储对几何延迟的补偿能力。这一成果为长基线光学干涉成像开辟了新路径，相关研究以编辑推荐（Editors' Suggestion）的形式于2026年6月17日发表在《物理评论快报》上。
在天文成像中，角分辨率受限于望远镜口径。通过多台望远镜进行干涉测量，可将分辨率提升至由基线距离决定的水平。然而在可见光与近红外波段，受光子传输损耗和复杂动态几何延迟的制约，依赖直接传输的传统光学干涉基线长期被限制在数百米以内，与射电波段已实现的地球尺度干涉阵列形成鲜明对比。
量子中继与量子网络技术为这一问题的解决提供了新的思路。量子中继可以生成量子存储器间的远距离纠缠，将望远镜收集到的星光与量子存储器的输出光场进行干涉，即可避免星光远程传输的光学损耗，同时量子存储器还能对几何延迟进行精确补偿。这一方案使得超长基线光学天文观测成为可能。
近日，中国科大潘建伟、徐飞虎等与中山大学、上海交通大学等单位的科研人员合作，通过发展氮化硅与薄膜铌酸锂混合集成光子学芯片，实现了基于双场量子密钥分发（TF-QKD）协议的芯片化量子通信网络，在最远540公里光纤距离下获得超越无中继密钥容量的安全成码率。相关研究成果于6月19日在线发表于国际知名物理学期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）。
量子密钥分发（QKD）能够使得两个远距离的用户之间共享信息理论安全性的密钥，结合一次一密等加密方式，可以确保原理上无条件安全的通信。近年来提出的双场量子密钥分发协议可以突破QKD成码率的线性界限，极大地拓展了QKD的传输距离，为实现远距离光纤量子通信网络提供了重要方案。然而，TF-QKD技术要求苛刻，需要两个远程独立激光器的单光子干涉，光源频率微小偏差以及光纤链路波动等都会降低单光子干涉的质量。因此，TF-QKD的实际应用面临很高的系统复杂度，限制了其网络化部署能力，是量子通信大规模应用的瓶颈之一。
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等，联合济南量子技术研究院、山西大学、清华大学、上海人工智能实验室、崂山实验室、国家并行计算机工程技术研究中心等单位，成功研制出1024个量子压缩态输入8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”，首次操纵和探测高达3050个光子的量子态。“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务，其计算速度相比当前全球最快的超级计算机El Capitan快1054倍（即量子优势比为1054），成功建立了国际上最强的“量子计算优越性”。论文于北京时间2026年5月13日发表于国际权威学术期刊《自然》。
图1 九章四号原型机示意图
近期，中国科学技术大学潘建伟、戴汉宁、陈宇翱、彭承志等在光钟研制方面取得里程碑式进展，成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破10-19量级，相当于300亿年的误差不超过1秒。这一成果标志着我国在时间精密测量领域的研究水平已跻身国际最前列。
光钟作为当今最精密的时间频率标准，其核心在于利用原子内部能级跃迁产生的频率信号来定义时间。光钟能提供极高的计时精度，将直接支撑国际单位制中“秒”的重新定义，使全球时间标准迈入光学时代，精度较现有微波时间标准提升4个数量级。光钟还能为卫星导航、通信和精密测量等现代科技提供可靠的时间基准，同时为检验广义相对论、探测引力波和暗物质等物理学基础研究领域提供全新的平台。
光钟的性能主要由稳定度与不确定度两大核心指标（均为数值越小则性能越优）衡量：稳定度表征时钟输出频率的噪声水平与长期一致性，决定了测量结果的精密性；不确定度则量化了时钟频率与微观粒子能级跃迁固有频率（即绝对真值）的偏差程度，决定了测量结果的可信度。
近日，中国科学技术大学潘建伟及其同事在可扩展量子网络研究方面取得重大突破。汪野、万雍、张强、潘建伟等与济南量子技术研究院、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、香港大学、清华大学等的研究人员合作，构建出可扩展量子中继的基本模块，使得远距离量子网络成为现实可能。与此同时，包小辉、徐飞虎、张强、潘建伟等与济南量子技术研究院、新加坡国立大学、加拿大滑铁卢大学等的研究人员合作，实现了单原子节点间的远距离高保真纠缠，并在此基础上将器件无关量子密钥分发（DI-QKD）的传输距离突破百公里，极大推进了该技术的实用化进程。两项成果分别于北京时间2月3日和6日发表于国际权威学术期刊《自然》和《科学》。
上述突破是我国在量子通信与量子网络领域继“墨子号”量子卫星之后取得的又一里程碑式成果，标志着基于量子纠缠的光纤量子网络正在从理论构想走向现实可能，进一步扩大了我国在该领域的国际领先优势。
中国科学技术大学教授潘建伟、朱晓波、彭承志和陈福升副教授等，基于超导量子处理器“祖冲之3.2号”在码距为7的表面码上实现了低于纠错阈值的量子纠错，演示了逻辑错误率随码距增加而显著下降。这一成果使得我国达到了“低于阈值，越纠越对”的关键里程碑，同时也开辟了一条较美国谷歌公司更为高效的“全微波控制”新路径，为未来大规模容错量子计算奠定关键技术基础。12月22日，该成果以封面论文和“编辑推荐”的形式发表于国际物理学知名学术期刊《物理评论快报》[1]。
实现容错通用量子计算机的必要条件是通过量子纠错抑制量子比特的错误率以满足大规模集成的要求。表面码是目前最成熟的量子纠错方案之一。通过表面码将多个物理量子比特编码成一个逻辑量子比特，原理上随着物理比特数目（即码距）的增加，逻辑比特的错误率能够不断降低。
然而，量子纠错需要引入大量额外的量子比特和量子门操作，导致更多的噪声源和错误通道。如果物理量子比特的原始错误率过高，增大纠错码距带来的额外错误反而会淹没纠错带来的收益，导致“越纠越错”。在所有错误类型中，“泄漏错误”尤为致命——量子比特会脱离预定的计算能级，进入无法通过表面码直接纠正的无效状态。随着系统规模的扩大，泄漏错误的累积效应将成为阻碍纠错性能提升的主要瓶颈。
中国科学技术大学潘建伟、朱晓波、彭承志、龚明等，与山西大学梅锋等合作，基于可编程超导量子处理器“祖冲之2号”，首次在量子体系中实现并探测了高阶非平衡拓扑相（Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases, HOTPs）。这一成果标志着量子模拟在探索复杂拓扑物态方向上取得重要突破，为利用超导量子处理器在量子模拟问题上实现量子优势奠定了基础。相关论文以“Programmable Higher-Order Nonequilibrium Topological Phases on a Superconducting Quantum Processor”为题11月28日发表于国际学术期刊《科学》。
中国科学技术大学潘建伟、苑震生等首次使用超冷原子光晶格系统实现了对格点规范理论中“弦断裂”（String Breaking）现象的量子模拟，为理解强相互作用体系中的禁闭行为与相变机制提供了重要的实验依据。研究成果以“编辑推荐”（Editors' Suggestion）形式发表于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被美国物理学会《物理》（Physics）杂志以“Ultracold Atoms Simulate Breaking Flux Strings”为题作为研究亮点专门报道。
规范理论是现代物理学的核心框架，不仅是描述基本粒子相互作用的基础，也广泛应用于理解凝聚态物理中的各类强关联多体现象。在高度可控的冷原子量子模拟平台上实现对规范理论的模拟，不仅能基于第一性原理研究其动力学过程，还能探索粒子对撞机难于达到的实验参数区域中的物理现象。因此，量子模拟器有望为高能物理问题提供新见解，并成为研究凝聚态拓扑相和低能多体物理机制的有力工具。