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100公里!我国科学家创造量子直接通信最远纪录

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新华社北京4月13日电(记者张漫子)记者12日从北京量子信息科学研究院获悉,北京量子信息科学研究院科研副院长、清华大学理学院物理系教授龙桂鲁团队与清华大学电子工程系教授陆建华团队合作设计了一种相位量子态与时间戳量子态混合编码的量子直接通信新系统,成功实现100公里的量子直接通信。这是至今为止世界上最长的量子直接通信距离。

“量子原理能够用于感知窃听。”龙桂鲁介绍,量子直接通信以量子态作为载体来编码和传输信息。量子直接通信改变了传统保密通信的双信道结构,将噪声信道下的可靠通信发展为噪声和窃听信道下的可靠和安全通信,不仅能够感知窃听,还能够阻止窃听。

这一突破能够实现无中继条件下部分城市与城市之间的点对点量子直接通信。龙桂鲁说:“无中继长距离量子直接通信的意义在于,可满足一些无法进行中继的场景的量子直接通信,如星地之间的量子直接通信。此外,当通信速率满足要求时,长距离通信可减少中继数量,降低链路节点的部署成本,降低通信延时,提升通信性能,优化用户使用体验。”

北京量子信息科学研究院相关负责人介绍,龙桂鲁与其博士生刘晓曙于2000年提出量子直接通信的首个协议。2016年至2017年间,国内多所高校的科研团队分别合作完成了龙桂鲁等提出的基于单光子和基于纠缠的量子直接通信协议的原理演示实验。2019年,龙桂鲁团队与陆建华团队合作,成功研制了量子直接通信系统,实现1.5公里光纤距离下50比特每秒的安全通信速率。2020年,他们发布实用化量子直接通信样机,实现了10公里光纤中4千比特每秒的传输速率。同年,他们将通信距离提升至18公里。

龙桂鲁团队与陆建华团队近日设计并实现的量子直接通信新系统,使量子直接通信距离首次达到100公里,不仅可在无中继条件下实现部分城市之间的点对点量子直接通信,还可支撑基于安全经典中继建立的广域量子网络的一些应用。相关成果已发表在《光:科学与应用》期刊。

此前公开发表的成果中,量子直接通信的最长距离为18公里。

【纠错】编辑:袁君子

2022-04-14

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