量子直接通信距离达到100公里！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与陆建华团队合作，设计和实现了一种量子直接通信新系统通过相位量子态与时间戳量子态混合编码，通信距离达百公里。这是当前世界范围内实现的最长量子直接通信距离，相当于在鸟巢与延庆冬奥村之间能安全寄递量子信。
　　通信安全，是量子通信最重要的应用场景。传统保密通信采用双信道结构，除了传输密文的经典信道，密钥同时由另一条信道进行传输，信息会经历加密、传输、解密的过程。量子直接通信则不同，是以量子态作为载体进行信息编码和传输，即使信道存在噪声甚至窃听，仍能实现可靠且安全的通信。
　　2000年，龙桂鲁和博士生刘晓曙提出了量子直接通信的首个协议。随后，基于单光子的量子直接通信实验演示、基于纠缠的量子直接通信演示等实验相继完成。2019年，龙桂鲁团队和陆建华团队成功研制出国际上首个量子直接通信系统，2020年发布了国际首台量子直接通信样机，实现了10公里光纤中4千比特每秒的通信速率。
　　随着团队科研不断深入，量子直接通信能实现的传输距离、速率和通信容量都在不断突破。现在，30千米光纤的量子直接通信传输速率可达22。4千比特每秒，几十秒就能安全传送一张图片。
　　新系统通过安全的经典中继技术，还可以实现信息的多级跳传递。龙桂鲁解释，在这一过程中，信息就像是装进了上锁的黑匣子，在安全的货运车中一站一站接力传送，只有最终接收方才掌握开锁的钥匙，窃听者只能望匣兴叹。
　　世界级成果的产出，离不开科研的体制机制创新。龙桂鲁表示，从科学理论到实践应用，要求团队具备足够的人员体量和工程实现能力。专门从事基础研究的机构，其承担的任务侧重于创新性研究，在量子院，科学家和工程师可以共同组成科研团队，从理论走向实践。
　　通信是实用性很强的技术，离不开人的生活实践和市场，也需要在实际应用中不断检验提升。龙桂鲁说，量子直接通信已经达到落地应用的水平，团队将拓展应用场景，建设基于安全中继的城际量子示范网络。未来，在量子计算机互联网的研发中，量子通信也将起到至关重要的作用，量子通信就像家用计算机配套的网线，能实现设备间的连通，是量子计算机互联网的基础设施。

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