記者從北京量子信息科學(xué)研究院（以下簡稱“量子院”）獲悉：該院與清華大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)相關(guān)團(tuán)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)錄，標(biāo)志著量子直接通信從理論構(gòu)想成功邁向?qū)嶋H應(yīng)用階段。2月21日，相關(guān)成果論文在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。

量子直接通信理論由清華大學(xué)龍桂魯團(tuán)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(luò)、簡化管理流程以及隱蔽傳輸?shù)任宕筇匦?。在信息安全日益重要的?dāng)下，量子直接通信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(fēng)險的量子信道中實現(xiàn)安全可靠的通信，一直是該領(lǐng)域亟待攻克的核心難題。”清華大學(xué)教授龍桂魯介紹，研究團(tuán)隊曾在2022年創(chuàng)造了100公里的量子直接通信世界紀(jì)錄，但速率僅為0.5bps，僅能傳輸字?jǐn)?shù)極少的報文。此前，國際上多個團(tuán)隊（包括量子院團(tuán)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(tuán)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?！饼埞痿斀榻B，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(yīng)用于政務(wù)、金融等對信息安全要求極高的領(lǐng)域，切實增強通信安全性。