物理与材料科学学院宋国柱副教授科研团队在量子网络领域取得重要进展，为实现远距离、多对量子存储器之间的高效纠缠提供了新路径，为构建大规模量子网络提供了理论基础。相关研究成果以“Heralded long-distance entanglement schemes for waveguide systems in quantum networks”为题，发表于Physical Review Applied。

量子计算以其卓越的性能，已成为前景广阔的前沿领域。其中，量子纠缠作为特有的物理现象，是实现非局域计算的核心资源。无论是大规模量子通信，还是分布式量子计算，其实现都离不开一个关键环节：在量子网络的远距离节点间建立纠缠。因此，实现长程纠缠，是构建可靠量子网络、实现高效信息传输的基石。面向长距离量子计算与信息传输的实际应用，多自由度纠缠（超纠缠）技术的价值日益凸显。它不仅能增加量子通信的信道容量、优化资源利用效率，而且赋予了系统更强的抗噪声能力。这一切最终转化为量子计算系统更佳的稳定性与更强的实用性，为构建可靠的大规模量子网络奠定了坚实基础。因此，我们提出利用空间-偏振超纠缠作为纠缠光子源，用于实现位于两个遥远节点的多对量子存储器的并行纠缠。当一对超纠缠光子被分配到两个远程节点时，每个光子都会与所在节点的固态量子比特相互作用，从而在多个非局域量子力学系统对之间建立纠缠。需要说明的是，我们的纠缠方案包含两种不同的预报机制。首先，通过在量子存储器模块内的特定端口部署单光子探测器，可实时对输出光子的偏振态进行探测。如果单光子探测器响应，就说明量子存储器模块中发生了错误的散射事件。其次，置于每个节点末端的单光子探测器的响应能够有效区分多对量子存储器之间纠缠态的直积态。通过对系统参数的精准设置，即使是在千米距离的节点间，我们纠缠方案的成功率和保真度依旧表现良好。该纠缠方案可为构建大规模量子网络和长距离量子通信提供理论基础。

该工作近期被国际权威学术期刊Physical Review Applied接受发表（Phys. Rev. Applied 24, 044070 (2025)）。研究生王林雄为第一作者，宋国柱副教授为唯一通讯作者，研究生叶毅平和张灿福分列第二和第三作者，天津师范大学为第一单位。该研究工作得到了天津市自然科学基金 (No. 23JCQNJC00560)，国家自然科学基金(No.12004281 and No.62371038) 和天津师范大学研究生科研创新项目 (2025KYCX018Z)的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1103/ywz1-gqzg