100公里！我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造量子直接通信最遠(yuǎn)紀(jì)錄

  ICC訊 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(zhǎng)、清華大學(xué)理學(xué)院物理系教授龍桂魯團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)電子工程系教授陸建華團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)了一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)100公里的量子直接通信。這是至今為止世界上最長(zhǎng)的量子直接通信距離。

  “量子原理能夠用于感知竊聽(tīng)。”龍桂魯介紹，量子直接通信以量子態(tài)作為載體來(lái)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(tīng)信道下的可靠和安全通信，不僅能夠感知竊聽(tīng)，還能夠阻止竊聽(tīng)。

  這一突破能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)中繼條件下部分城市與城市之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子直接通信。龍桂魯說(shuō)：“無(wú)中繼長(zhǎng)距離量子直接通信的意義在于，可滿足一些無(wú)法進(jìn)行中繼的場(chǎng)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(shí)，長(zhǎng)距離通信可減少中繼數(shù)量，降低鏈路節(jié)點(diǎn)的部署成本，降低通信延時(shí)，提升通信性能，優(yōu)化用戶使用體驗(yàn)?！?

  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(gè)協(xié)議。2016年至2017年間，國(guó)內(nèi)多所高校的科研團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)。2019年，龍桂魯團(tuán)隊(duì)與陸建華團(tuán)隊(duì)合作，成功研制了量子直接通信系統(tǒng)，實(shí)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(shí)用化量子直接通信樣機(jī)，實(shí)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(tuán)隊(duì)與陸建華團(tuán)隊(duì)近日設(shè)計(jì)并實(shí)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(dá)到100公里，不僅可在無(wú)中繼條件下實(shí)現(xiàn)部分城市之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(kāi)發(fā)表的成果中，量子直接通信的最長(zhǎng)距離為18公里。