量子保密直接通信传输距离可达40公里

秘密信息可以不用密钥直接在量子信道传输！9月22日，记者从上海交通大学获悉，上海交通大学团队与江西师范大学李等人合作，在量子通信网络方面取得重要突破。他们利用量子保密直接通信原理，首次实现了网络中15个用户之间的保密通信，传输距离达到40公里。该研究为未来基于卫星的量子通信网络和全球量子通信网络奠定了基础。相关论文发表于《光科学应用》。

量子通信包括量子密钥分发、量子秘密共享和量子安全直接通信。量子密钥分发和量子秘密共享是通信双方共享密码。现有的量子通信网络主要基于量子密钥分发，安全密钥通过量子方法在网络中分发。目前，安全信息无法在网络中直接传输。2000年，清华大学的龙桂鲁提出了量子保密直接通信。量子安全直接通信的特点是无需密码即可完成信息的安全传输。《6G研究白皮书》，2021，指出量子保密直接通信具有检测窃听的能力，在下一代保密通信中可以展现出巨大的潜力。

近年来，量子保密直接通信发展迅速。2016年，山西大学和清华大学完成首个单光子量子保密直接通信实验；2017年，中国科学技术大学和南京邮电大学完成了基于纠缠的量子保密直接通信；随后，清华大学和南京邮电大学完成了传输距离为500米的量子保密直接通信。2020年，北京量子信息科学研究院与清华大学成功研发出第一台具有实用价值的量子保密直接通信样机，并在中关村论坛大会上发布。

基于量子保密直接通信原理，上海交通大学和江西师范大学联合团队在实验中首次制备了时间-能量纠缠。然后，使用光纤，通信网络的15个用户中的任意两个被分配和纠缠。两个用户之间的传输距离为40公里。和频发生器用于实现贝尔状态分析和解码，完成信息传输。实验结果表明，信息传输速率达到1Kbp/s.

该实验为未来的通信网络提供了重要的技术支持。基于这个实验，研究人员可以进行更远距离的量子通信网络研究，实现卫星与地球之间的量子通信网络，甚至全球化。