量子安全直接通信 传输距离达40公里

科技日报讯 （记者张晔）无需密钥，即可直接在量子信道中传输秘密信息！记者9月22日从上海交通大学获悉，该校陈险峰团队和江西师范大学李渊华等人合作，在量子通信网络取得重要突破，他们利用量子安全直接通信原理，首次实现了网络中15个用户之间的安全通信，其传输距离达40公里。该研究为未来基于卫星的量子通信网络和全球量子通信网络奠定了基础。相关论文发表在《光科学应用》。

量子通信包括量子密钥分发、量子秘密共享和量子安全直接通信等模式。量子密钥分发和量子秘密共享是在通信双方共享密码。现有的量子通信网络主要是基于量子密钥分发，用量子的方法在网络中分发安全密钥。目前还不能在网络中直接传输安全信息。2000年，清华大学龙桂鲁提出了量子安全直接通信，量子安全直接通信的特殊之处在于，不需要密码就可以完成信息的安全传输。2021年《6G研究白皮书》指出，量子安全直接通信具有侦测窃听的能力，在下一代安全通信方面能够展现巨大的潜力。

近几年，量子安全直接通信发展迅速。2016年，山西大学和清华大学完成首个单光子量子安全直接通信实验；2017年，中国科学技术大学和南京邮电大学完成了基于纠缠的量子安全直接通信；随后，清华大学和南京邮电大学完成了500米光纤传输距离的量子安全直接通信；2020年，北京量子信息科学研究院和清华大学研制成功首台具有实用价值的量子安全直接通信样机，并在中关村论坛发布会上发布。

此次上海交通大学和江西师范大学联合团队基于量子安全直接通信原理，首先在实验中制备出时间—能量纠缠。随后利用光纤，在通信网络的15个用户之间的任意两个分发纠缠。两个用户之间的传输距离为40公里。利用和频产生器实现贝尔态分析解码，完成信息的传输。实验结果表明，其信息传输率达到了1Kbp/s。

该实验为未来通信网络提供了重要的技术支撑，以此实验为基础，研究人员可以开展更长距离的量子通信网络研究，以及实现星地之间，乃至全球化的量子通信网络。