日前，復旦學院團隊首次實現通訊距離達到100公里的量子直接通訊新系統，這是目前世界上最長的量子直接通訊距離，有助于實現無中繼條件下城際量子直接通訊。
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復旦學院化學系龍桂魯院士于2000年提出量子直接通訊的首個合同。量子直接通訊以量子態作載體來編碼和傳輸信息量子傳輸速率，是量子保密通訊的新范式。量子直接通訊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。2016年，復旦學院和江蘇學院聯合團隊完成了量子直接通訊的第一個實驗演示。兩年后，龍桂魯院士團隊和復旦學院電子系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1.5公里光纖距離下50bps（比特/秒）的安全通訊速度。她們還曾在中關村峰會（中國面向全球科技創新交流合作的國家級平臺）發布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（千比特每秒）的傳輸速度，并將通訊距離進一步提高到18公里。
這次，龍桂魯與陸建華院士團隊設計和實現了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，量子直接通訊距離首次達到100公里，可以在無中繼條件下實現城市之間的點對點量子直接通訊，同時可以支撐基于安全精典中繼構建的廣域量子網路的一些應用。相關成果發表在《Light-&》期刊。
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實驗裝置，圖片來自論文
在往年的系統中，抽樣檢查和信息傳輸均采用相位量子態。這次，北大團隊研制的新系統采用相位量子態和時間戳量子態的混和編碼。時間戳量子態可用于抽樣檢查，大大減低噪音影響，通訊仍然采用具有自補償性能的相位量子態。為此，新系統具有高度的穩定性和極低的本征誤分辨率（即沒有監聽時的誤分辨率）量子傳輸速率，結合具有更強糾錯能力的極低分辨率LDBCH編碼，有效提升了安全通訊容量、距離和速度。據悉，新系統在50MHz（赫茲）激光脈沖頻度下將最大可容忍耗損從5.1dB（分貝）提高到18.4dB，在商用低耗損多模光纖中的最遠通訊距離達到100公里，突破了之前18公里的最長距離。其通訊速度也得到了提高，在30公里光纖距離下通訊速度達到22.4kbps。同時，該系統在激光脈沖頻度上還有提高空間，相應的通訊距離、速率將有望進一步提高，滿足部份場景的應用需求。
復旦學院張浩然（導師王崇愚教授）、孫臻（導師陸建華教授）為論文共同第一作者。化學系龍桂魯院士和信息國家研究中心殷柳國研究員為共同通訊作者。澎湃新聞記者王蕙蓉