然而量子态的非克隆原理给量子中继出了很大难题，因为量子态不可复制，所以量子中继不能像普通的信号中继一样，把弱信号接收放大后再转发出去。量子中继只能是在光子到达最远传输距离之前接收其信号，先存储起来，再读出这个信号，最后以单光子形式发送出去。量子中继很像火炬接力，一个火炬在燃料耗尽之前点燃另一个火炬，这样持续传送下去，不能一次同时点燃多个火炬。量子中继有很多方案，包括光量子方案、固态原子方案等。
(2)采用星地通信方式，实现远程传输。
采用卫星通信后，两地之间的量子通信更加方便快捷。在真空环境中，光子基本无损耗，损耗主要发生在距地面较低的大气中。据测算，只要在地面大气中能通信十几千米，星地之间通信就没有问题。中国学者曾经在BJ与怀柔之间成功地进行夜晚十几千米的单光子传输实验，为星地量子通信奠定了坚实的实验基础。
(3)建立量子通信网络，实现多地相互通信。
量子通信要想实用化，必须覆盖多地形成网络。2009年，郭光灿小组在安徽芜湖建立了世界首个量子政务网，标志着中国量子保密通信正式进入应用阶段。，国内外都建成了多个实用的量子通信网络，下一步的发展是扩大节点数，扩展通信距离，形成大覆盖面积的广域网。
2005年，中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和他的同事杨涛、彭承志等通过“自由空间纠缠光子的分发”实验，在国际上首次证明了纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后，纠缠的特性仍然能够保持，并可应用于高效、安全的量子通信。4月22日出版的国际物理学权威期刊《物理评论快报》发表了他们题为《13公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球化量子通信》的研究论文。《物理评论快报》的审稿人称，这一成果“有重大的意义”、“是一项相当了不起的成就”。
中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授和他的同事杨涛、彭承志等通过“自由空间纠缠光子的分发”实验，在国际上首次证明了纠缠光子在穿透等效于整个大气层厚度的地面大气后，纠缠的特性仍然能够保持，并可应用于高效、安全的量子通信。4月22日出版的国际物理学权威期刊《物理评论快报》发表了他们题为《13公里自由空间纠缠光子分发：朝向基于人造卫星的全球化量子通信》的研究论文。
《物理评论快报》的审稿人称，这一成果“有重大的意义”、“是一项相当了不起的成就”。
2006年，中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室在光纤通信中实现了一种抗干扰的量子密码分配方案，保证了长距离光纤量子通信的安全和质量。这一成果日前发表在刚刚出版的国际物理学权威期刊《物理评论快报》上。“非常出色的”、“具有特殊的价值”，是该杂志审稿人对这一成果的评价。
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