我國科研新成果！量子直接通信有望進入實際應用

記者2月22日從北京量子信息科學研究院獲悉，我國科研團隊提出了單向量子直接通信理論，并成功研制出實用化系統(tǒng)，創(chuàng)造了在104.8km標準光纖通信實驗測試中連續(xù)168小時、速率為2.38kbps的穩(wěn)定傳輸紀錄，量子直接通信從理論構想邁向實際應用階段。

此項研究由北京量子信息科學研究院與清華大學、北方工業(yè)大學相關團隊合作完成，相關成果論文已在學術期刊《科學進展》發(fā)表。

單向量子直接通信理論方案。北京量子信息科學研究院供圖

量子直接通信由清華大學龍桂魯團隊原創(chuàng)提出，它借助量子態(tài)實現(xiàn)安全通信，具有竊聽感知、阻止竊聽、兼容現(xiàn)有網絡、簡化管理流程以及隱蔽傳輸等五大特性，為保障信息傳輸安全提供了全新解決方案。

如何利用能量極低且極易受干擾的量子態(tài)，在高噪聲、高損耗以及存在竊聽風險的量子信道中實現(xiàn)安全可靠的通信，一直是該領域亟待攻克的核心難題。此前研究采用雙向協(xié)議，通信雙方需進行量子態(tài)的往返傳輸，導致系統(tǒng)損耗極大，嚴重制約了通信性能的提升。

“2022年，我們曾創(chuàng)造了100公里的量子直接通信世界紀錄，但速率僅為 0.5bps，僅能傳輸字數極少的報文。”清華大學教授龍桂魯介紹，單向傳輸可將量子態(tài)傳輸距離縮短一半，大幅降低損耗，是提升量子直接通信性能的關鍵。

此項研究中，科研團隊成功突破了高噪高損信道編碼、信道掩碼增容、高速量子態(tài)調制解調等系列關鍵技術，提出單向量子直接通信理論方法，利用同一組光量子態(tài)同時實現(xiàn)了信息的安全傳輸與密鑰協(xié)商，成功解決了量子直接通信的技術難題，還完成了實用化通信端機的研制。與2022年的系統(tǒng)相比，速率提升了4760倍，極大提升了量子直接通信的性能。

信息傳輸速率與量子比特誤碼率測試結果。北京量子信息科學研究院供圖

“這項研究成果開啟了量子直接通信實用化建設的新征程。未來，量子直接通信系統(tǒng)有望廣泛應用于政務、金融等對信息安全要求極高的領域，切實增強通信安全性。”龍桂魯說。

（記者劉禎）