近日，上海交通大學(xué)陳險峰教授團(tuán)隊聯(lián)合上海電力大學(xué)李淵華教授團(tuán)隊，在量子直接通信領(lǐng)域取得新突破。研究團(tuán)隊創(chuàng)新提出長距離大規(guī)模可擴(kuò)展全連接量子直接通信理論架構(gòu)，并成功實現(xiàn)四節(jié)點間300公里級量子直接通信網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)通報》（ScienceBulletin）。

　　量子直接通信理論體系由清華大學(xué)和北京量子信息科學(xué)研究院龍桂魯教授團(tuán)隊于2000年首創(chuàng)。山西大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京郵電大學(xué)、廣西大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)相繼完成實驗驗證。2020年，國際首臺量子直接通信樣機(jī)在我國誕生。2025年2月，北京量子信息科學(xué)研究院聯(lián)合清華大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊，基于單向量子直接通信理論研制出實用化系統(tǒng)，創(chuàng)造了104.8公里距離下2.38千比特每秒（kbit/s）的傳輸距離，并且實現(xiàn)了168小時連續(xù)穩(wěn)定傳輸世界紀(jì)錄。

　　上海交通大學(xué)團(tuán)隊在該領(lǐng)域有堅實基礎(chǔ)。2021年，陳險峰團(tuán)隊率先實現(xiàn)15節(jié)點參與的40公里量子直接通信網(wǎng)絡(luò)。本次研究中，李淵華、陳險峰等創(chuàng)新性采用雙泵浦光參量下轉(zhuǎn)換技術(shù)，構(gòu)建起具有高抗干擾能力的量子糾纏分發(fā)系統(tǒng)。實驗結(jié)果顯示，通信后各節(jié)點間共享量子態(tài)保真度仍保持在85%以上，驗證了該方案在長距離通信中的可靠性。經(jīng)300公里傳輸后到達(dá)接受節(jié)點的光子對數(shù)仍達(dá)300-400Hz，這意味著經(jīng)過編碼后理論通信速率可達(dá)每秒數(shù)比特的量級。

　　該成果的技術(shù)突破主要體現(xiàn)在三方面：一是突破傳統(tǒng)星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)限制，實現(xiàn)全連接網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性；二是通過優(yōu)化糾纏光源制備技術(shù)，將傳輸距離提升至300公里量級；三是建立基于量子態(tài)重構(gòu)的誤差修正機(jī)制，保障了多節(jié)點通信的穩(wěn)定性。

　　值得注意的是，連續(xù)變量量子直接通信領(lǐng)域近年也取得快速發(fā)展。2023年，西北大學(xué)曹正文教授團(tuán)隊演示了連續(xù)變量量子直接通信，達(dá)到5公里光纖的實用化傳輸距離；同年，法國巴黎薩克雷高等師范學(xué)院與意大利里雅斯特大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊也完成了原理性驗證。

　　該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成功構(gòu)建為量子通信網(wǎng)絡(luò)實用化奠定了重要基礎(chǔ)。未來，相關(guān)技術(shù)可應(yīng)用于軍事指揮、政務(wù)通信、金融交易等對信息安全要求極高的領(lǐng)域。

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