100公里！我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)造量子直接通信最遠(yuǎn)紀(jì)錄

記者12日從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉，我國(guó)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng)，通信距離達(dá)百公里，是當(dāng)前世界最長(zhǎng)的量子直接通信距離。

該研究成果由北京量子信息科學(xué)研究院、清華大學(xué)龍桂魯教授團(tuán)隊(duì)和陸建華教授團(tuán)隊(duì)共同攻關(guān)，發(fā)表在最新一期的《光：科學(xué)與應(yīng)用》光學(xué)學(xué)術(shù)期刊在線版上。

據(jù)介紹，在以前的系統(tǒng)中，抽樣檢測(cè)和信息傳輸全部采用相位量子態(tài)。新系統(tǒng)采用相位量子態(tài)和時(shí)間戳量子態(tài)的混合編碼，時(shí)間戳量子態(tài)用于抽樣檢測(cè)，大大降低噪聲影響。而通信依然采用具有自補(bǔ)償性能的相位量子態(tài)，因而新系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性和極低的本征誤碼率（沒(méi)有竊聽(tīng)時(shí)的誤碼率），結(jié)合具有更強(qiáng)糾錯(cuò)能力的極低碼率LDBCH編碼，有效提高安全通信容量、距離和速率。

龍桂魯表示，新系統(tǒng)在50MHz激光脈沖頻率下將最大可容忍損耗從5.1dB提升到18.4dB，在商用低損耗單模光纖中的最遠(yuǎn)通信距離達(dá)100公里，突破之前18公里的最長(zhǎng)距離。新系統(tǒng)的通信速率也得到提高，在30公里的光纖距離，通信速率達(dá)22.4kbps。新系統(tǒng)在激光脈沖頻率上還有很大的提升空間，相應(yīng)的通信距離、速率有望進(jìn)一步提升，滿足部分場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

該研究表明，使用現(xiàn)有的成熟技術(shù)手段，城市間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子直接通信可行；利用最近中英學(xué)者聯(lián)合提出的經(jīng)典安全中繼組網(wǎng)技術(shù)，可以建設(shè)具有端對(duì)端安全的安全中繼量子網(wǎng)絡(luò)，支撐多種應(yīng)用。其為實(shí)現(xiàn)《北京市“十四五”時(shí)期國(guó)際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》中，建設(shè)基于安全中繼的城際量子示范網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。