商用电信网实现长距离量子通信

科技日报北京4月23日电 （记者张梦然）工程师团队在德国250公里长的电信网络上成功发送了量子信息，这是已知首例利用现有商用电信基础设施实现相干量子通信的报道。《自然》杂志23日发表的这一演示案例表明，量子通信能在现实世界的条件下实现。

近年来，量子通信领域的进展，强调了光波相干性在构建量子网络中的核心作用。量子网络有望实现安全通信，如备受人们期待的量子互联网，就可通过量子密钥分发，形成一种理论上安全的通信技术。而作为量子互联网相位架构的基础，光波相干性此前不仅促成了多节点量子网络的首次成功展示，还大幅扩展了量子密钥分发的应用范围。

然而，基于光相干性的量子网络协议能否实现规模化，一直存在不确定性。理论上认为，光波相干性可扩大量子通信范围。但这种扩展需要低温冷却系统，如超稳定光学腔和低温光子探测器这类专门设备的支持。这种对专用硬件的特殊需求，给相干量子通信系统的扩展带来了巨大挑战。

此次，东芝欧洲有限公司的研究人员描述了一种通过光纤实现量子信息分发的技术，该技术的最大特点就是无需低温冷却。并且，他们的新系统利用基于相干性的双场量子密钥分发，这能推进安全信息的长距离分发。

研究人员指出，这个量子通信网络的部署覆盖了3个数据中心。通信通过一条从法兰克福到凯尔、全长253.9公里、损耗为56dB的链路实现，其中约五分之三的距离处设有一个中继站。这一部署创造了现实世界和实用量子密钥分发距离的新纪录。

【总编辑圈点】

这项成就展示了现有电信基础设施支持高级量子通信协议的潜力。它表明量子通信不再局限于实验室环境，而是能够扩展到实际应用中。通过利用现有的电信网络资源，且无需低温冷却系统，可将构建大规模量子网络的成本和门槛大幅降低，这对未来量子通信技术的普及至关重要。不过，要实现全球规模的量子通信网络仍面临诸多挑战。如何进一步提升距离和效率，仍需持续的研究和探索。