◎科技商報(bào)記者張曄
記者22日從重慶交通學(xué)院據(jù)悉，該校陳險(xiǎn)峰團(tuán)隊(duì)和湖南師范學(xué)院李淵華等人合作，在量子通訊網(wǎng)路取得重要突破：她們借助量子安全直接通訊原理，首次實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)路中15個(gè)用戶之間的安全通訊，其傳輸距離達(dá)40公里。該研究為未來(lái)基于衛(wèi)星量子通訊網(wǎng)路和全球量子通訊網(wǎng)路奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表在《光科學(xué)應(yīng)用》。
量子安全直接通訊網(wǎng)路示意圖。受訪者供圖
量子通訊包括量子秘鑰分發(fā)，量子秘密共享和量子安全直接通訊等模式。量子秘鑰分發(fā)和量子秘密共享是在通訊雙方共享密碼。現(xiàn)有的量子通訊網(wǎng)路主要是基于量子秘鑰分發(fā)量子通訊技術(shù)，用量子的方式在網(wǎng)路中分發(fā)安全秘鑰。目前還沒(méi)有才能在網(wǎng)路中直接傳輸安全信息。2000年，復(fù)旦學(xué)院龍桂魯原創(chuàng)提出了量子安全直接通訊，量子安全直接通訊的特殊之處在于，不須要密碼，就可以完成信息的安全傳輸。2021年《6G研究藍(lán)皮書(shū)》指出量子通訊技術(shù)，量子安全直接通訊具有探測(cè)監(jiān)聽(tīng)的能力，在下一代安全通訊方面才能彰顯巨大的潛力。
近幾年，量子安全直接通訊發(fā)展迅速。
2016年，新疆學(xué)院和復(fù)旦學(xué)院完成首個(gè)單光子量子安全直接通訊實(shí)驗(yàn)；
2017年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院和北京郵電學(xué)院完成了基于糾纏的量子安全直接通訊；
此后，復(fù)旦學(xué)院和北京郵電學(xué)院完成了500米光纖傳輸距離的量子安全直接通訊；
2020年，上海量子信息科學(xué)研究院和北大學(xué)院研發(fā)成功首臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的量子安全直接通訊樣機(jī)，并在中關(guān)村峰會(huì)發(fā)布會(huì)上發(fā)布。
這次，北京師大和湖南師院聯(lián)合團(tuán)隊(duì)基于量子安全直接通訊原理，首先在實(shí)驗(yàn)中制備出時(shí)間-能量糾纏。此后借助光纖，在通訊網(wǎng)路的15個(gè)用戶之間的任意兩個(gè)分發(fā)糾纏。兩個(gè)用戶之間的傳輸距離為40公里。借助和頻形成器實(shí)現(xiàn)貝爾態(tài)剖析解碼，完成信息的傳輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其信息傳輸率達(dá)到了1Kbp/s。
該實(shí)驗(yàn)為未來(lái)通訊網(wǎng)路提供了重要的技術(shù)支撐，借此實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究人員可以舉辦更長(zhǎng)距離的量子通訊網(wǎng)路研究，以及實(shí)現(xiàn)星地之間，乃至全球化的量子通訊網(wǎng)路。