科技观察：用量子说“悄悄话”解锁保密通信硬核新技术

想象一下，如果有一种通信方式，会把传输的信息装进“量子保险箱中”，一旦有人试图窃取窥探，保险箱不仅会自动报警，还会第一时间销毁信息，让窃听者一无所获。

这不是科幻作品中的想象，近期，北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁团队把这种通信的“时速”，从每小时只能传送几个字的“量子电报”，提升到了可以实时通话的“量子电话”水平。

什么是“量子直接通信”？它和我们的日常生活可能存在什么样的关系？让我们一起探秘用量子技术说的“悄悄话”吧！

清华大学教授龙桂鲁团队展示量子直接通信技术信息及论文、专利、实际应用获奖。新华网 林雨南 摄

量子态的“特殊属性”让保密通信更安全

清华大学教授龙桂鲁用生动的比喻介绍了量子直接通信和加密微信、保密电话的区别：“我们现在用的加密通信，就像要寄一封绝密信件：传统加密方式是把信件锁进一个加密逻辑非常复杂的‘密码铁盒’，再寄出去。即便快递员（网络信道）不可靠，理论上只要这个‘锁’足够复杂（比如银行常用的RSA加密方式），别人短时间无法破解，信中的信息就是安全的。”而“量子直接通信”的思路更彻底，我们根本不需要那个外在的“密码铁盒”来加密。具体来说，我们用一个个光量子（光子）来携带信息，如果有人偷看则自毁，否则就安全送达。

“窥之即变”量子信封：误码率化身硬核安检官

如果将量子态比作“信封”，这个“信封”是如何察觉并阻止信息窃取的？龙桂鲁教授解释道：“量子世界有一个‘看一眼就变’的根本特性。这个绝密信件的信封本身由‘量子材料’制成，它极其脆弱敏感，任何‘打开’的尝试（即测量量子态），都会破坏其原有状态。这就像信封自带的智能封签被破坏，任何小动作都会被精准识别。”

其中，“误码率”就是一个可量化的“异常指标”，也是一个核心警报器，如果误码率很低，就代表着信道是安全的，则我们可以放心传输核心机密信息；一旦存在窃听，窃听者的每一次“强行测量”都会引入额外的错误，导致测量到的误码率突然飙升，我们就可以随即中止通信，转入安全保护模式。

量子模块成功上天 筑牢空天地量子网根基

2025年初，我国量子直接通信的性能获得极大提升。龙桂鲁教授团队在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，速率提升了近5000倍。

这个速度意味着什么？巨大的速度提升是如何实现的？

“简单来说，达到的2.38kbps的速率可以稳定地实时传输保密文字和图片信息了。这标志着我国的量子直接通信，从原理演示迈入了1Q（1G）实用化阶段。”龙桂鲁教授自豪地介绍。

“速度的提升源于我们发明并采用了一套全新的信件投递方案！”龙桂鲁教授形象地解释：“过去，我们利用‘量子信封’（光子）传递信息，需要在用户间往返走一遍，信使很累，传送速度就慢；我们的新方案只需要单程递送，极大地降低了信使的‘疲劳’程度，也就是降低了光子信号的损耗。”

“正是这套全新的‘打包规则’，结合硬件集成上的优化，让我们在百公里距离上，实现了从‘一小时断断续续发几个码’到‘连续一周稳定打电话’的本质飞跃。”

2025年6月，龙桂鲁教授团队的激光器和编码模块搭乘火箭完成了测试。这次成功的验证，意义在于说明我国的量子直接通信关键模块，能够克服宇航搭载发射环境的影响，奠定了建立星地量子直接通信的基础。

未来，通过量子卫星，可以实现覆盖全球、防窃听的量子直接通信，与地面光纤网络一起，形成自主的安全通信战略能力。

量子端机聚焦专用领域 民用主打芯片化路线

目前，像电脑主机大小的量子端机，是面向政务、金融等关键领域的专用设备。普通人什么时候能用上“量子防窃密”技术？量子安全通信，是不是意味着未来我们网络转账、聊天的信息就根本无法被窃取和破解？

龙桂鲁教授认为，它走进普通人的生活，还需要一定时间，其路径更可能像超级计算机技术逐渐普及：前期服务于国家重大需求和高端市场，随着芯片化、集成化突破，未来或许会以“安全芯片”或运营商服务的形式，为民众的移动支付等高敏感交互提供增强保护。

量子直接通信提供的是传输过程中的“原理性安全”，即信息在信道中被窃听必定会被发现。这是一种对信息传输的“魔法封印”。

回顾从2000年该理论提出到今天付诸应用实践，龙桂鲁教授用一句话总结了“量子直接通信”为这个世界带来的最独特的礼物：它提供了一种利用量子态实现安全通信的新范式。

这是量子通信从基础研究（0到1）到应用研究（1到N）的完整创新链条，更是我国高水平科技自立自强的体现。

龙桂鲁教授透露：今年上半年，我们会看到团队的最新研究成果。（作者 林雨南 郭晓婷）

（新华网）