在量子通信領域，一項由北京量子信息科學研究院攜手清華大學及北方工業(yè)大學研究團隊所取得的重大進展，正引領著信息安全技術的革新。這項研究不僅提出了全新的單向量子直接通信理論，還成功開發(fā)出具備高度實用性的通信系統(tǒng)，刷新了世界紀錄。
據(jù)悉，該系統(tǒng)在長達104.8公里的傳輸距離上，實現(xiàn)了連續(xù)168小時無故障運行，數(shù)據(jù)傳輸速率高達2.38千比特每秒（kps）。這一突破性成就已于近期在國際知名學術期刊Science Advances上發(fā)表，標志著量子直接通信技術從理論探索邁向了實際應用的嶄新階段。
量子直接通信技術，最初由清華大學的龍桂魯團隊提出，其核心理念在于利用量子態(tài)的獨特性質實現(xiàn)安全通信。相較于傳統(tǒng)通信手段，該技術具備顯著的五大優(yōu)勢：竊聽感知能力、阻止竊聽的有效性、與現(xiàn)有網絡的兼容性、管理流程的簡化以及隱蔽傳輸?shù)奶匦浴＿@些特點為現(xiàn)代信息社會提供了更為安全可靠的信息傳輸途徑。
回顧過往，該研究團隊在2022年便已在量子直接通信領域取得了初步成果，實現(xiàn)了100公里的傳輸距離。然而，當時的數(shù)據(jù)傳輸速率僅為0.5比特每秒（bps），僅能用于傳輸極為簡短的信息。為了克服這一局限，研究團隊致力于開發(fā)單向量子直接通信技術，該技術通過將量子態(tài)的傳輸距離減半，有效降低了信號損耗，從而顯著提升了通信性能。
然而，現(xiàn)實環(huán)境中的高損耗和高噪聲問題一直是制約量子直接通信技術實用化的關鍵瓶頸。為了攻克這一難題，研究團隊在龍桂魯教授的引領下，取得了一系列關鍵技術突破。這些突破包括高噪高損信道編碼技術的研發(fā)、信道掩碼增容方法的創(chuàng)新以及高速量子態(tài)調制解調技術的實現(xiàn)。基于這些創(chuàng)新成果，團隊成功提出了全新的單向量子直接通信理論方法，并首次實現(xiàn)了在同一組光量子態(tài)中同時完成信息的安全傳輸與密鑰協(xié)商。
在實驗驗證階段，研究人員通過104.8公里的標準光纖進行了通信測試。測試結果表明，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、連續(xù)地運行168小時，傳輸速率高達2.38千比特每秒。這一性能相較于2022年的系統(tǒng)，實現(xiàn)了4760倍的提升，不僅突破了量子直接通信的技術瓶頸，更為其實際應用奠定了堅實基礎。
隨著量子直接通信技術的不斷成熟和完善，其有望在政務、金融等領域發(fā)揮重要作用。這些領域對信息安全的要求極高，量子直接通信技術的引入將進一步提升通信系統(tǒng)的安全性與可靠性，為信息安全保障提供全新的技術支撐。
