记者从北京量子信息科学研究院获悉,我国科研团队提出了单向量子直接通信理论,并成功研制出实用化系统,创造了在104.8km标准光纤通信实验测试中连续168小时、速率为2.38kbps的稳定传输纪录,这一速率与第一代手机通信技术规格(1G)相当,创下百公里量子直接通信速率世界纪录,量子直接通信从理论构想迈向实际应用阶段。此项研究由北京量子信息科学研究院与清华大学、北方工业大学相关团队合作完成,相关成果论文已在学术期刊《科学进展》发表。

　　量子直接通信由清华大学龙桂鲁团队原创提出,它借助量子态实现安全通信,具有窃听感知、阻止窃听、兼容现有网络、简化管理流程以及隐蔽传输等五大特性,为保障信息传输安全提供了全新解决方案。

　　如何利用能量极低且极易受干扰的量子态,在高噪声、高损耗以及存在窃听风险的量子信道中实现安全可靠的通信,一直是该领域亟待攻克的核心难题。此前研究采用双向协议,通信双方需进行量子态的往返传输,导致系统损耗极大,严重制约了通信性能的提升。

　　“2022年,我们曾创造了100公里的量子直接通信世界纪录,但速率仅为0.5bps,仅能传输字数极少的报文。”清华大学教授龙桂鲁介绍,单向传输可将量子态传输距离缩短一半,大幅降低损耗,是提升量子直接通信性能的关键。

　　此项研究中,科研团队成功突破了高噪高损信道编码、信道掩码增容、高速量子态调制解调等系列关键技术,提出单向量子直接通信理论方法,利用同一组光量子态同时实现了信息的安全传输与密钥协商,成功解决了量子直接通信的技术难题,还完成了实用化通信端机的研制。与2022年的系统相比,速率提升了4760倍,极大提升了量子直接通信的性能。

　　目前,龙桂鲁团队已完成相关设备集成。一台大小与电脑机箱相仿的实用化通信端机,就能实现“量子悄悄话”实时传输,量子直接通信从理论构想迈向实际应用。“这项研究成果开启了量子直接通信实用化建设的新征程。未来,量子直接通信系统有望广泛应用于政务、金融等对信息安全要求极高的领域,切实增强通信安全性。”龙桂鲁说。　综合新华社、北京日报