記者從北京量子信息科學研究院（以下簡稱“量子院”）獲悉：該院與清華大學、北方工業(yè)大學相關(guān)團隊合作，提出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104.8公里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)定傳輸世界紀錄，標志著量子直接通信從理論構(gòu)想成功邁向?qū)嶋H應用階段。2月21日，相關(guān)成果論文在學術(shù)期刊《科學進展》上發(fā)表。
量子直接通信理論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(wǎng)絡、簡化管理流程以及隱蔽傳輸?shù)任宕筇匦浴Ｔ谛畔踩找嬷匾漠斚拢孔又苯油ㄐ艦楸Ｕ闲畔鬏敯踩峁┝巳陆鉀Q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。”清華大學教授龍桂魯介紹，研究團隊曾在2022年創(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(shù)極少的報文。此前，國際上多個團隊（包括量子院團隊）提出的單向量子直接通信方案，僅在無損耗的理想條件下可行，在高損耗和高噪聲的現(xiàn)實環(huán)境中開展則困難重重。
此項研究中，研究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(diào)制解調(diào)等系列關(guān)鍵技術(shù)，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。
“這一突破不僅成功解決了量子直接通信的技術(shù)難題，還完成了實用化通信端機的研制。”龍桂魯介紹，與2022年的系統(tǒng)相比，速率提升了4760倍，極大地提升了量子直接通信的性能。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。
編輯：李華山
