2月21日，从北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）传来振奋人心的消息，该院携手清华大学及北方工业大学的研究团队，在量子直接通信领域取得了重大突破。他们不仅提出了全新的单向量子直接通信理论，还成功研制出实用化系统，并在104.8公里的标准光纤通信实验中，实现了连续168小时、速率为2.38kbps的稳定传输，创造了新的世界纪录。这一成果标志着量子直接通信从理论构想成功迈向了实际应用阶段，相关论文已在学术期刊《科学进展》上发表。
量子直接通信理论由清华大学龙桂鲁教授团队原创提出，它利用量子态的不可克隆性和测量塌缩特性，实现了信息的安全传输。这一理论具有窃听感知、阻止窃听、兼容现有网络、简化管理流程以及隐蔽传输等五大独特优势，为信息安全领域提供了一种全新的解决方案。在信息安全日益成为国家和社会关注焦点的今天，量子直接通信技术的突破无疑具有重大的战略意义和应用价值。
然而，将量子直接通信从理论转化为实际应用并非易事。龙桂鲁教授指出，如何利用能量极低且极易受干扰的量子态，在高噪声、高损耗以及存在窃听风险的量子信道中实现安全可靠的通信，一直是该领域亟待攻克的核心难题。此前，尽管国际上多个团队（包括量子院团队）提出了单向量子直接通信方案，但这些方案大多仅在无损耗的理想条件下可行，面对高损耗和高噪声的现实环境则显得力不从心。
此次研究中，研究团队成功突破了高噪高损信道编码、信道掩码增容、高速量子态调制解调等一系列关键技术，提出了全新的单向量子直接通信理论方法。他们巧妙地利用同一组光量子态同时实现了信息的安全传输与密钥协商，从而在根本上解决了量子直接通信的技术难题。
“这一突破不仅成功解决了量子直接通信的技术难题，还完成了实用化通信端机的研制。”龙桂鲁教授自豪地表示。与2022年的系统相比，此次研发的量子直接通信系统速率提升了4760倍，从0.5bps跃升至2.38kbps，极大地提升了量子直接通信的性能和实用性。
这一成果的取得，不仅标志着中国在量子直接通信技术领域取得了世界领先的地位，更为量子通信技术的广泛应用奠定了坚实的基础。未来，量子直接通信系统有望广泛应用于政务、金融等对信息安全要求极高的领域，为国家的信息安全提供强有力的保障。
此外，量子直接通信技术的突破还具有重要的科学意义。它推动了量子信息科学的发展，促进了量子通信、量子计算等领域的交叉融合，为探索量子世界的奥秘提供了新的视角和方法。
展望未来，随着量子直接通信技术的不断成熟和广泛应用，我们有理由相信，一个更加安全、高效、智能的信息时代即将到来。中国科学家在量子信息科学领域的持续探索和创新，将为这一时代的到来贡献更多的智慧和力量。
