量子安全直接通信 傳輸距離達40公里

科技日報訊 （記者張曄）無需密鑰，即可直接在量子信道中傳輸秘密信息！記者9月22日從上海交通大學獲悉，該校陳險峯團隊和江西師範大學李淵華等人合作，在量子通信網絡取得重要突破，他們利用量子安全直接通信原理，首次實現了網絡中15個用户之間的安全通信，其傳輸距離達40公里。該研究為未來基於衞星的量子通信網絡和全球量子通信網絡奠定了基礎。相關論文發表在《光科學應用》。

量子通信包括量子密鑰分發、量子秘密共享和量子安全直接通信等模式。量子密鑰分發和量子秘密共享是在通信雙方共享密碼。現有的量子通信網絡主要是基於量子密鑰分發，用量子的方法在網絡中分發安全密鑰。目前還不能在網絡中直接傳輸安全信息。2000年，清華大學龍桂魯提出了量子安全直接通信，量子安全直接通信的特殊之處在於，不需要密碼就可以完成信息的安全傳輸。2021年《6G研究白皮書》指出，量子安全直接通信具有偵測竊聽的能力，在下一代安全通信方面能夠展現巨大的潛力。

近幾年，量子安全直接通信發展迅速。2016年，山西大學和清華大學完成首個單光子量子安全直接通信實驗；2017年，中國科學技術大學和南京郵電大學完成了基於糾纏的量子安全直接通信；隨後，清華大學和南京郵電大學完成了500米光纖傳輸距離的量子安全直接通信；2020年，北京量子信息科學研究院和清華大學研製成功首台具有實用價值的量子安全直接通信樣機，並在中關村論壇發佈會上發佈。

此次上海交通大學和江西師範大學聯合團隊基於量子安全直接通信原理，首先在實驗中製備出時間—能量糾纏。隨後利用光纖，在通信網絡的15個用户之間的任意兩個分發糾纏。兩個用户之間的傳輸距離為40公里。利用和頻產生器實現貝爾態分析解碼，完成信息的傳輸。實驗結果表明，其信息傳輸率達到了1Kbp/s。

該實驗為未來通信網絡提供了重要的技術支撐，以此實驗為基礎，研究人員可以開展更長距離的量子通信網絡研究，以及實現星地之間，乃至全球化的量子通信網絡。