一百公里！中国科学家创下量子直接通信最远记录

12日，记者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合作设计了相位量子态和时间戳量子态混合编码的新型量子直接通信系统，成功实现了100km量子直接通信。这是迄今为止世界上最长的量子直接通信距离。

"量子原理可用于感知窃听."龙桂鲁介绍，量子直接通信使用量子态作为载体来编码和传输信息。量子通信改变了传统保密通信的双通道结构，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保密通信，既能感知窃听，又能防止窃听。

这一突破可以实现部分城市之间点对点的量子直接通信，无需中继。龙桂鲁说，“无中继远距离量子直接通信的意义在于，它可以满足一些中继不可能的情况，比如卫星与地球之间的量子直接通信。此外，在通信速率满足要求的情况下，长距离通信可以减少中继数量、链路节点部署成本、通信延迟、通信性能和用户体验。”

据北京量子信息科学研究院相关负责人介绍，2000年，龙桂鲁和他的博士生刘晓舒提出了第一个量子直接通信协议。2016-2017年，国内多所高校的研究团队合作完成了龙桂鲁等提出的基于单光子和纠缠的量子直接通信协议原理演示实验。2019年，龙桂鲁团队和陆建华团队成功开发了量子直接通信系统，在1.5公里的光纤距离上实现了每秒50比特的安全通信速率。2020年，他们发布了量子直接通信的实用样机，在10公里光纤中实现了4千比特每秒的传输速率。同年，他们将通信距离增加到18公里。

最近，龙桂鲁和陆建华团队设计并实现的一种新的量子直接通信系统首次使量子直接通信距离达到100公里。它不仅可以实现一些城市之间点对点的无中继量子直接通信，还可以支持基于安全经典中继的广域量子网络的一些应用。相关结果已经发表在《光：科学与应用》期刊上。

在之前公布的结果中，量子直接通信的最远距离是18公里。