近期，哈佛大学Mikhail Lukin教授团队及其合作者在量子网络与精密测量领域取得了突破性进展。该团队利用集成在金刚石纳米腔中的硅空位色心（SiV）量子存储器，在实验室模拟的弱相干光源条件下成功构建了一个新型量子增强干涉测量系统。这项工作在实验室内通过引入总长度为1.55公里的光纤验证了高保真非局域相位测量的可行性，这一长度已达到目前最先进光学望远镜阵列基线长度的5倍。这不仅标志着基于量子网络的分布式传感技术迈向实用化，也为未来构建超长基线量子望远镜阵列、实现深空光学探测和高灵敏生物显微成像提供了关键的实验依据。相关论文于2月25日以“Entanglement-assisted non-local optical interferometry in a quantum network”为题发表在国际权威学术期刊《自然》（Nature）。
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突破经典瓶颈：弱光干涉的“量子解药”
在天文物理和生物成像等领域，光学干涉测量是获取高空间分辨率的核心手段。然而，对于微弱的遥远星光，直接干涉法面临光纤传输中的指数级光子损耗；而采用本地振荡器（LO）的局域测量方案在弱光极限下无法区分信号光子与真空涨落，使得有效干涉事件的发生概率随信号光强呈二次衰减（∝μ2sig）。本文提出的纠缠辅助非局域预报方案，通过预先共享的量子纠缠筛选真实光子到达事件，使干涉测量的信噪比标度从经典的二次标度提升为线性 （∝μsig），在极低光子数区间实现决定性的量子优势。
为了突破这一局限，理论物理学家曾提出利用量子网络来“远程传送”电磁场量子态。通过预先生成的量子纠缠，可以在不获取“路径信息”的情况下探测信号光子的到达，从而过滤掉无用的真空涨落。
图1：当来自遥远天体（如恒星或系外行星）的光到达不同位置的探测站时，由于入射角度的不同，光子到达各站的时间会产生微小差异，这体现为相位差φ。通过精确测量这个相位差，可以推断出遥远天体的角直径、表面形貌、甚至轨道参数等空间信息。
核心技术：SiV量子存储器与非局域预报
哈佛大学团队在本次研究中，利用金刚石腔量子电动力学系统（SiV-cavity）构建了量子网络节点。该系统的核心优势在于其拥有长寿命的电子与核自旋量子存储器以及高效的光子接口。
图2：SiV间的并行纠缠产生
该实验协议包含三个关键环节 ：
高效并行纠缠生成：该研究摒弃了传统的串行方案，改用并行纠缠协议。通过将两个SiV站点接入马赫-曾德尔干涉仪构型，使弱光脉冲能同步分发并触发自旋-光子交互。这种架构改进极大地优化了实验循环效率，使核-核纠缠生成速率成功提升至传统方案的7.5倍。
图3：光子模式擦除和光子预报示意
光子模式擦除（Mode Erasure）：通过将入射信号与本振（LO）相干光在分束器上混合，并根据探测结果进行反馈操作，成功擦除了光子的空间/时间路径信息，从而保留了相位差。
非破坏性光子预报（Non-destructive Heralding）：利用核自旋存储器保存相位，并通过两个站点中电子自旋的奇偶校验测量，在不破坏相位信息的前提下，“预报”信号光子的捕获情况。
实验结果：刷新纪录的1.55公里基线
通过非局域预报技术，干涉可见度从无预报状态下的0.031显著提升至0.090。研究团队进一步将光纤链路扩展至1.55公里。由于在纠缠生成后所有操作均为局域执行，该方案展现了极强的可扩展性。这一距离已是目前世界上先进的光学望远镜阵列（如CHARA阵列，基线330米）基线长度的5倍。
图4：非局域相位传感总协议的线路图
展望：
这项工作不仅验证了量子存储器在非局域传感中的核心作用，还为未来的量子互联网应用打下了基础。但需要强调的是，该工作实现的“1.55公里基线”源自实验室内两个节点之间的光纤延迟链路，而非空间上真实相距1.55公里的独立观测站点，因此当前成果仍属于原理性验证阶段，距离真实星光干涉和实际天文望远镜阵列应用尚存在显著差距。
量子增强望远镜技术迈向实用化仍需克服显著的系统局限,包括纠缠态保真度、探测与模式匹配效率不足，以及有效预报事件发生率较低（约10 mHz）、总体光子效率约30%和有限的光谱带宽等问题。未来需通过引入量子中继、纠缠多路复用以及高效率相位型自旋-光子门来提升速率与性能，并利用多量子比特寄存器实现复杂信息的提取，最终有望在系外行星探测、深空通信及基础物理检验等弱信号探测领域实现变革。