北京日报客户端7小时前
接打“量子电话”成为现实。北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁带领团队提出量子直接通信理论，通过自主构建的实用化系统，连续168小时实现百公里量子直接通信，且通信速率稳定在2.38千比特每秒，这一速率与第一代手机通信技术规格（1G）相当，创下百公里量子直接通信速率世界纪录。2月21日，相关成果在《科学进展》发表。
单向量子直接通信理论方案
“以量子态为载体，既能感知窃听，确保通信安全，也具备保护使用者的隐身通信效果。”龙桂鲁介绍，早在2022年，团队就与清华大学教授陆建华团队合作，设计出相位量子态与时间戳量子态混合编码系统，将量子直接通信距离刷新至100公里，创下世界纪录。
在基于双向协议的系统中，传输信息的光量子需要在光纤内跑来回，确认未被窃听后，再加载信息返回，完成信息传输。因“折返跑”损耗很大，该系统传输速率只有0.5比特每秒，仅支持收发“量子电报”。
从电报到电话，龙桂鲁团队历时两年多，设计出全新架构，将传输速率提升了4760倍。新架构采用单向协议，光量子仅需传输一次。
在单向协议遭受窃听时，如何确保此前传输的信息不泄露？科研团队采用了新思路：利用事先共享的密钥对光量子态进行加密，未发生窃听则重复使用共享密码加密继续通信；即使被窃听，信息本身也依旧安全。团队还运用掩膜增容技术，将传输过程中损耗的量子态用本地随机数组成“隐身斗篷”，使窃听者无法获取任何信息，进而提高信道容量。
这一国际首创的量子直接通信单向协议，催生了百公里量子直接通信速率世界纪录。
目前，龙桂鲁团队已完成相关设备集成。一台大小与电脑机箱相仿的实用化通信端机，就能实现“量子悄悄话”实时传输，量子直接通信从理论构想迈向实际应用。龙桂鲁表示，该系统有望广泛用于政务、金融等对信息安全要求极高的领域。未来，面对上千公里的空间量子通信需求，量子直接通信单向协议还将发挥重要作用。
作为本市首批支持建设的新型研发机构之一，北京量子院已汇聚起一批量子科技领域人才，组建高水平工程师组成的技术保障团队，打造产学研全链条科研平台，已孕育出一系列世界级科研成果。
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