【海淀區】刷新世界紀錄!北京創造世界量子直接通信最遠紀錄

2022-05-15 點閱數:113,283

 量子直接通信距離達到100公里!北京量子資訊科學研究院副院長、北京清華大學教授龍桂魯團隊與陸建華團隊合作,設計和實現了一種量子直接通信新系統——通過相位量子態與時間戳記量子態混合編碼,通信距離達百公里。這是當前世界範圍內實現的最長量子直接通信距離,相當於在鳥巢與延慶冬奧村之間能安全寄遞「量子信」。
 通信安全,是量子通信最重要的應用場景。傳統保密通信採用雙通道結構,除了傳輸密文的經典通道,金鑰同時由另一條通道進行傳輸,資訊會經歷加密、傳輸、解密的過程。量子直接通信則不同,是以量子態作為載體進行資訊編碼和傳輸,即使通道存在雜訊甚至竊聽,仍能實現可靠且安全的通信。
 2000年,龍桂魯和博士生劉曉曙提出了量子直接通信的首個協議。隨後,基於單光子的量子直接通信實驗演示、基於糾纏的量子直接通信演示等實驗相繼完成。
 2019年,龍桂魯團隊和陸建華團隊成功研製出國際上首個量子直接通信系統,2020年發佈了國際首台量子直接通信樣機,實現了10公里光纖中4千比特每秒的通信速率。
 隨著團隊科研不斷深入,量子直接通信能實現的傳輸距離、速率和通信容量都在不斷突破。現在,30千米光纖的量子直接通信傳輸速率可達22.4千比特每秒,幾十秒就能安全傳送一張圖片。
 新系統通過安全的經典中繼技術,還可以實現資訊的「多級跳」傳遞。龍桂魯解釋,在這一過程中,資訊就像是裝進了上鎖的黑匣子,在安全的貨運車中一站一站接力傳送,只有最終接收方才掌握開鎖的鑰匙,竊聽者只能「望匣興歎」。
 世界級成果的產出,離不開科研的體制機制創新。龍桂魯表示,從科學理論到實踐應用,要求團隊具備足夠的人員體量和工程實現能力。專門從事基礎研究的機構,其承擔的任務側重于創新性研究,在量子院,科學家和工程師可以共同組成科研團隊,從理論走向實踐。
 「通信是實用性很強的技術,離不開人的生活實踐和市場,也需要在實際應用中不斷檢驗提升。」龍桂魯說,量子直接通信已經達到落地應用的水準,團隊將拓展應用場景,建設基於安全中繼的城際量子示範網路。未來,在量子電腦互聯網的研發中,量子通信也將起到至關重要的作用,「量子通信就像家用電腦配套的網線,能實現設備間的連通,是量子電腦互聯網的基礎設施。」
(劉蘇雅)

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