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中国量子直接通信技术再创全球纪录:自主创新引领未来

  2025年,中国在量子通信领域取得了重要的里程碑,凭借100%国产化的技术,我国的量子直接通信(Quantum Secure Direct Communication, QSDC)创下了超过百公里的量子通信速率世界纪录。这一突破不仅展现了我国在信息安全领域的自主创新能力,也彰显了文化自信和科学技术的不断进步。

  量子直接通信技术的提出可以追溯到2000年,清华大学教授龙桂鲁在当时首次提出这一创新设想,认为除了利用量子态分发密钥之外,还可以直接用量子态传输信息,这一设想为量子通信开辟了全新的研究方向。龙桂鲁教授通过研究量子纠缠态,提出将信息直接编码在量子态上,从而实现安全的信息传输。

  在《量子直接通信的物理模型》提出后,龙桂鲁教授及其团队不断开展实验与研究。经过多年的努力,2016至2017年间,多个高校通过合作实验验证了基于单光子和纠缠态的量子直接通信协议,进一步证明了该技术的可行性。这一系列的探索不仅在理论上打下了基础,更在实践中实现了技术的应用。

  北京量子信息科学研究院的成立被龙桂鲁教授视为推动量子直接通信技术突破的关键因素之一。该研究院打破了原有科研体系的壁垒,为不同单位、专业之间的合作提供了平台,使得量子直接通信技术在短时间内取得了实质性的进展。团队还提出了利用事先共享的密钥对光量子态加密的方法来应对窃听问题,确保了信息的最高安全性。

  在创新技术中,龙桂鲁教授尤其强调了掩膜增容技术(INCUM),它通过遮蔽接收端未接收到的量子态,避免了信息的泄露,显著提高了信道容量。此外,量子直接通信技术的特色还在于其窃听感知、阻止窃听和对现有网络的兼容能力等,这些特性使其在信息安全日益重要的当下成为解决方案的关键。

  此次量子直接通信的实验测试达到了104.8公里,速率为2.38kbps的稳定传输,标志着该技术已能够独立支撑城域安全通信网,并为未来城域量子通信网络的部署需求奠定了基础。与2022年相比,此次速率的提升达到4760倍,令其应用潜力大幅增长,预计将应用于金融、能源、政府及军事国防等多个领域。

  随着科技的进步,量子直接通信被看作是信息安全领域的一剂“特效药”。未来,随着技术的迭代更新,量子通信将不仅仅是个体通信的解决方案,更可能为全球量子安全互联网的构建注入强大动力。龙桂鲁教授坚信,量子直接通信将在不久的将来,实现更广泛的应用,提升国家的通信自主权,构建安全畅达的通信网络。

  这一切的成就,离不开中国科研团队的努力与坚持。他们以自主创新为信念,在量子通信的道路上不断探索,为全球量子科技的发展提供了宝贵的中国智慧。

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