100公里！我國科學家創造量子直接通信最遠紀錄
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研究院獲悉，北京量子信息科學研究院科研副院長、清華大學理學院物理系教授龍桂魯團隊與清華大學電子工程系教授陸建華團隊合作設計了一種相位量子態與時間戳量子態混合編碼的量子直接通信新系統，成功實現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。”龍桂魯介紹，量子直接通信以量子態作為載體來編碼和傳輸信息。量子直接通信改變了傳統保密通信的雙信道結構，將噪聲信道下的可靠通信發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。
這一突破能夠實現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，當通信速率滿足要求時，長距離通信可減少中繼數量，降低鏈路節點的部署成本，降低通信延時，提升通信性能，優化用戶使用體驗。”
北京量子信息科學研究院相關負責人介紹，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議。2016年至2017年間，國內多所高校的科研團隊分別合作完成了龍桂魯等提出的基于單光子和基于糾纏的量子直接通信協議的原理演示實驗。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，實現1.5公里光纖距離下50比特每秒的安全通信速率。2020年，他們發布實用化量子直接通信樣機，實現了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計并實現的量子直接通信新系統，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典中繼建立的廣域量子網絡的一些應用。相關成果已發表在《光：科學與應用》期刊。
此前公開發表的成果中，量子直接通信的最長距離為18公里。