中国团队实现百公里级量子加密，通信安全迎来终极防线

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量子计算机的算力正在指数级增长。 现有的加密体系面临被“降维打击”的风险。 这就是“现在偷，以后解”的威胁。 为了应对这种威胁，科学家们提出了量子密钥分发（QKD）。 传统的QKD虽然安全，但有一个致命弱点：你必须信任设备本身。 如果设备被黑客动了手脚，安全性就会荡然无存。 2026年2月6日，中国科学家在《Science》杂志上发表了一项重磅成果。 他们首次在城市级距离上实现了“设备无关”的量子密钥分发（DI-QKD）。 这意味着，即便设备不可信，通信依然可以是绝对安全的。

绝对安全：不再信任你的设备

传统的量子通信，就像寄送一把锁好的箱子。 你信任送快递的人，也信任锁匠。 如果锁匠在锁里留了后门，你的箱子就不安全了。 这就是传统QKD的局限性：它假设发送和接收设备是完美的、未被篡改的。 但在现实世界中，硬件漏洞和供应链攻击防不胜防。 设备无关量子密钥分发（DI-QKD）应运而生。 它利用量子力学的基本原理——贝尔不等式——来检测窃听。 如果有人试图窃听，量子纠缠态就会被破坏，贝尔不等式就不会被违背。 只要观测到违背，就说明通信是安全的。 这不需要信任设备，只需要信任物理定律。 然而，这种“绝对安全”极难实现。 早期的实验只能在几百米的距离内进行。 一旦距离增加，光纤损耗会让信号微弱到无法进行有效的贝尔测试。

技术突围：单原子与光频转换的胜利

中国团队这次是如何突破100公里大关的？ 他们采用了极其精巧的实验架构。 首先，他们使用了“单原子”作为量子节点。 单原子是非常稳定的量子存储器，能产生高质量的纠缠。 其次，他们利用了“单光子干涉”技术。 与之前效率低下的“双光子”方案不同，新方案能按需产生纠缠对。 这让纠缠生成的速度提升了几个数量级。 最关键的一步，是“量子频率转换”。 量子原子发出的光子通常在可见光波段，在光纤中传输损耗极大。 团队将这些光子的频率转换为通信波段，即1550纳米。 这是光纤通信损耗最低的“黄金波段”。 通过这一系列组合拳，团队成功在11公里到100公里的光纤中实现了高保真度的原子-原子纠缠。 他们不仅生成了安全密钥，还在所有距离上都观测到了贝尔不等式的违背。 这是人类首次在如此长的距离上验证了DI-QKD的可行性。

图释：基于中性原子量子存储器的DI-QKD实验架构。图片来源：科学出版社（2026年）。DOI： 10.1126/science.aec6243

在量子通信领域，中国一直处于世界第一梯队。 从“墨子号”卫星到“京沪干线”，中国构建了庞大的量子通信网络。 但这些现有的网络大多依赖“可信中继”技术。 中继站必须是安全的，不能被黑客控制。 这在实际应用中是一个巨大的潜在风险。 这项新成果，正是为了解决这个“阿喀琉斯之踵”。 它证明了在不需要信任中继设备的情况下，也能进行长距离安全通信。 虽然目前的实验节点还在同一个实验室里，没有完全关闭“局域性漏洞”，但光纤已经铺设了100公里。 这标志着量子通信正在从“原理验证”走向“实际应用”。 中国科学家在单原子操控、量子频率转换等底层技术上积累深厚。 这次突破，再次巩固了中国在量子信息技术上的领先地位。 未来，随着更低损耗光纤的出现，距离还将进一步延长。 一个真正不可窃听、不可破译的量子互联网，正在向我们走来。

科学的发展总是从不可能到可能。 从几百米到一百公里，中国科学家跨越了巨大的鸿沟。 这不仅是一次技术指标的刷新，更是人类向绝对信息安全迈出的坚实一步。 当量子计算机最终到来时，我们将不再为此感到恐慌。

参考文献

Bo-Wei Lu et al, Device-independent quantum key distribution over 100 km with single atoms, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aec6243