100公里！我國科學(xué)家創(chuàng)造量子直接通信最遠紀(jì)錄
新華社北京4月13日電(記者張漫子)記者12日從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉，北京量子信息科學(xué)研究院科研副院長、清華大學(xué)理學(xué)院物理系教授龍桂魯團隊與清華大學(xué)電子工程系教授陸建華團隊合作設(shè)計了一種相位量子態(tài)與時間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng)，成功實現(xiàn)100公里的量子直接通信。這是至今為止世界上最長的量子直接通信距離。
“量子原理能夠用于感知竊聽?！饼埞痿斀榻B，量子直接通信以量子態(tài)作為載體來編碼和傳輸信息。量子直接通信改變了傳統(tǒng)保密通信的雙信道結(jié)構(gòu)，將噪聲信道下的可靠通信發(fā)展為噪聲和竊聽信道下的可靠和安全通信，不僅能夠感知竊聽，還能夠阻止竊聽。
這一突破能夠?qū)崿F(xiàn)無中繼條件下部分城市與城市之間的點對點量子直接通信。龍桂魯說：“無中繼長距離量子直接通信的意義在于，可滿足一些無法進行中繼的場景的量子直接通信，如星地之間的量子直接通信。此外，當(dāng)通信速率滿足要求時，長距離通信可減少中繼數(shù)量，降低鏈路節(jié)點的部署成本，降低通信延時，提升通信性能，優(yōu)化用戶使用體驗?！?/p>
北京量子信息科學(xué)研究院相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，龍桂魯與其博士生劉曉曙于2000年提出量子直接通信的首個協(xié)議。2016年至2017年間，國內(nèi)多所高校的科研團隊分別合作完成了龍桂魯?shù)忍岢龅幕趩喂庾雍突诩m纏的量子直接通信協(xié)議的原理演示實驗。2019年，龍桂魯團隊與陸建華團隊合作，成功研制了量子直接通信系統(tǒng)，實現(xiàn)1.5公里光纖距離下50比特每秒的安全通信速率。2020年，他們發(fā)布實用化量子直接通信樣機，實現(xiàn)了10公里光纖中4千比特每秒的傳輸速率。同年，他們將通信距離提升至18公里。
龍桂魯團隊與陸建華團隊近日設(shè)計并實現(xiàn)的量子直接通信新系統(tǒng)，使量子直接通信距離首次達到100公里，不僅可在無中繼條件下實現(xiàn)部分城市之間的點對點量子直接通信，還可支撐基于安全經(jīng)典中繼建立的廣域量子網(wǎng)絡(luò)的一些應(yīng)用。相關(guān)成果已發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》期刊。
此前公開發(fā)表的成果中，量子直接通信的最長距離為18公里。