2008年，在“量子调控研究”重大科学研究计划等的支持下，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）潘建伟教授领导的研究小组完成了“量子中继器的实验实现”，研究成果于8月28日发表在《自然》上。他们利用冷原子量子存储技术在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果实现了长程量子通信中亟须的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。由于该项研究工作的重要意义，《自然》杂志专门发布了题为“量子推动(Quantum Boost)”的新闻稿，称赞该工作“扫除了量子通信中的一大绊脚石”。
2012年，潘建伟等人在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。国际权威学术期刊《自然》杂志8月9日重点介绍了该成果。“在高损耗的地面成功传输100公里，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上，基本上解决量子通讯卫星的远距离信息传输问题。”研究组成员彭承志介绍说，量子通讯卫星核心技术的突破，也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。8月9日，国际权威学术期刊《自然》杂志重点介绍了这一成果，代表其获得了国际学术界的普遍认可。《自然》杂志称其“有望成为远距离量子通信的里程碑”、“通向全球化量子网络”，欧洲物理学会网站、美国《科学新闻》杂志等也进行了专题报道。
2015年3月6日，国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114， 0 (2015)]发表中国科学技术大学多方量子通信方案，该方案在实用化、远距离多方量子通信方面迈出了重要的一步。多方量子通信旨在为多用户保密通信提供基于量子力学原理的安全性。此前最远的三光子纠缠态实验分发距离仅为1公里[Nat. Photonics 8， 292 (2014)]，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与信息研究部研究组结合诱骗态和测量设备无关的量子密钥分发技术，提出了一个可以在百公里量级分发后选择多光子纠缠态并进行多方量子通信的实用化方案。
2018年9月，在国家重点研发计划量子调控与量子信息重点专项项目“固态量子存储器”的支持下，中国科学技术大学李传锋团队在自主研制的高品质三维纠缠源的基础上，进一步制备出偏振-路径复合的四维纠缠源，保真度达到98%。利用这种四维纠缠源首次成功识别了五类贝尔态，并实验演示了量子密集编码，一举把量子密集编码的信道容量纪录提升到了2.09，超过了两维纠缠能达到的理论极限，创造了当前国际最高水平。这项工作充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势，为高维纠缠在量子信息领域的深入研究打下重要基础。该成果于7月20日发表在国际权威期刊《科学·进展》上。
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