我国科研新成果，量子直接通信有望进入实际应用

IT之家 2 月 22 日消息，据北京量子院官方披露，近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）与清华大学、北方工业大学相关团队合作，提出单向量子直接通信理论，并成功研制出实用化系统，创造了 2.38kps@104.8km@168 小时的长距离稳定传输世界纪录。

2025 年 2 月 21 日，相关成果以“Simultaneous transmission of information and key exchange using the same photonic quantum states”为题发表在国际知名期刊《Science Advances》上，标志着量子直接通信从理论构想成功迈向实际应用阶段。

▲图 1 单向量子直接通信理论方案

据介绍，量子直接通信由清华大学龙桂鲁团队原创提出，它借助量子态实现安全通信，具有窃听感知、阻止窃听、兼容现有网络、简化管理流程以及隐蔽传输等五大特性。在信息安全日益重要的当下，量子直接通信为保障信息传输安全提供了全新解决方案。

量子院团队此前曾在 2022 年创造了 100 公里的量子直接通信世界纪录，但速率仅为 0.5bps，仅能传输字数极少的报文。单向传输可将量子态传输距离缩短一半，大幅降低损耗，是提升量子直接通信性能的关键。然而此前，国际上多个团队（包括量子院团队）提出的单向量子直接通信方案，仅在无损耗的理想条件下可行，在高损耗和高噪声的现实环境中开展单向量子直接通信困难重重。

▲图 2 信息传输速率与量子比特误码率测试结果

针对这些问题，研究团队在龙桂鲁教授领衔下，成功突破了高噪高损信道编码、信道掩码增容、高速量子态调制解调等系列关键技术，提出单向量子直接通信理论方法，利用同一组光量子态同时实现了信息的安全传输与密钥协商。

这一突破不仅成功解决了量子直接通信的技术难题，还完成了实用化通信端机的研制。在 104.8km 标准光纤通信实验测试中，实现了连续 168 小时、速率为 2.38kbps 的稳定传输，与 2022 年的系统相比，速率提升了 4760 倍，极大地提升了量子直接通信的性能。

该项研究成果开启了量子直接通信实用化建设的新征程。未来，量子直接通信系统有望广泛应用于政务、金融等对信息安全要求极高的领域，切实增强通信安全性。