日前量子傳輸速率，我國科學家設計出一種相位量子態與時間戳量子態混和編碼的量子直接通訊新系統，成功實現100公里的量子直接通訊。
這是目前世界最長的量子直接通訊距離。
該研究成果由上海量子信息科學研究院、清華學院龍桂魯院士團隊和陸建華院士團隊共同攻關，發表于最新一期《Light-&》期刊在線版。
通訊安全，是量子通訊最重要的應用場景。傳統保密通訊采用雙信道結構，不僅傳輸密文的精典信道，秘鑰同時由另一條信道進行傳輸，信息會經歷加密、傳輸、解密的過程。
量子直接通訊以量子態作為載體編碼和傳輸信息，改變了傳統保密通訊的雙信道結構，將噪音信道下的可靠通訊發展為噪音和監聽信道下的可靠和安全通訊，除了就能感知監聽，還能否制止監聽。
▲量子直接通訊系統示意圖
此前公開發表的成果中，量子直接通訊的最長距離為18公里。
據介紹，在原先的系統中，抽樣檢查和信息傳輸全部采用相位量子態。新系統采用相位量子態和時間戳量子態的混和編碼，時間戳量子態用于抽樣檢查，大大減低噪音影響。而通訊仍然采用具有自補償性能的相位量子態，因此新系統具有高度的穩定性和極低的本征誤分辨率（沒有監聽時的誤分辨率），結合具有更強糾錯能力的極低分辨率LDBCH編碼，有效提升安全通訊容量、距離和速度。
龍桂魯表示，新系統在50MHz激光脈沖頻度下將最大可容忍耗損從5.1dB提高到18.4dB，在商用低耗損多模光纖中的最遠通訊距離達100公里，突破之前18公里的最長距離。新系統的通訊速度也得到提升量子傳輸速率，在30公里的光纖距離，通訊速度達22.4kbps。新系統在激光脈沖頻度上還有很大的提高空間，相應的通訊距離、速率有望進一步提高，滿足部份場景的應用需求。
龍桂魯介紹科研成果相關情況
該研究表明，使用現有成熟技術手段，一些難以進行中繼的場景的量子直接通訊可行，如星地之間的量子直接通訊、部分城市間點對點量子直接通訊等。可降低中繼數目，增加鏈路節點成本，減少通訊延時，提高通訊性能和用戶使用體驗。
近些年，量子安全直接通訊發展迅速。
2000年，龍桂魯院士和博士生劉曉曙提出了量子直接通訊的第一個合同。
2016年，新疆學院和復旦學院聯合團隊完成了量子直接通訊的第一個實驗演示。
2017年，中國科技學院、南京郵電學院和復旦學院的相關團隊分別完成了基于糾纏的量子直接通訊演示實驗。
2019年，龍桂魯院士團隊和陸建華院士團隊合作，成功研發了國際上第一個量子直接通訊系統，實現了1.5km光纖距離下50bps的安全通訊速度。
2020年，她們在中關村峰會發布了世界首款實用化量子直接通訊樣機，實現了10公里光纖中4kbps的傳輸速度；同年她們將通訊距離進一步提高到了18km。
2021年，重慶交通學院和湖南師范學院聯合團隊實現了15用戶的點到點量子直接通訊網路。
綜合自新華社、全國科技創新中心、北京日報