近期，我國科研團隊在量子通信領(lǐng)域取得了重大進展，成功實現(xiàn)了長距離、大規(guī)模且可擴展的全連接量子直接通信理論架構(gòu)，并完成了四節(jié)點間300公里級別的量子直接通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。這一研究成果已在《科學(xué)通報》上正式發(fā)表。

此次研究是由上海交通大學(xué)陳險峰教授與上海電力大學(xué)李淵華教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊，在清華大學(xué)龍桂魯教授及其北京量子信息科學(xué)研究院團隊的量子直接通信理論基礎(chǔ)上，進一步探索取得的。科研團隊采用了一種創(chuàng)新的雙泵浦光參量下轉(zhuǎn)換技術(shù)，成功構(gòu)建了一個具備高度抗干擾能力的量子糾纏分發(fā)系統(tǒng)。

實驗數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過通信后，各節(jié)點間的量子態(tài)保真度依然保持在85%以上，充分驗證了該方案在長距離通信中的高可靠性。同時，傳輸300公里后到達接收節(jié)點的光子對數(shù)仍然達到了300~400Hz，這意味著通過編碼后，理論上可以實現(xiàn)每秒數(shù)比特的通信速率。

這項研究的突破點主要體現(xiàn)在三個方面：首先，突破了傳統(tǒng)星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制，實現(xiàn)了全連接網(wǎng)絡(luò)的可擴展性；其次，通過優(yōu)化糾纏光源制備技術(shù)，成功將傳輸距離提升至300公里級別；最后，建立了基于量子態(tài)重構(gòu)的誤差修正機制，確保了多節(jié)點通信的穩(wěn)定性。

這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的成功構(gòu)建，標志著我國在量子通信網(wǎng)絡(luò)實用化方面邁出了重要一步。未來，相關(guān)技術(shù)有望在軍事指揮、政務(wù)通信、金融交易等對信息安全要求極高的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

量子通信之所以具備極高的安全性，主要得益于量子不可克隆原理。量子態(tài)一旦被測量就會發(fā)生改變，因此任何試圖竊聽量子通信的行為都會被發(fā)現(xiàn)。例如，在量子密鑰分發(fā)過程中，發(fā)送方和接收方通過量子態(tài)傳輸密鑰。如果存在竊聽者，其測量行為會破壞量子態(tài)，從而使發(fā)送方和接收方察覺，并更換密鑰重新進行分發(fā)，確保信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

從理論層面來看，只要量子通信的協(xié)議和實現(xiàn)過程沒有漏洞，信息傳輸過程中的密鑰分發(fā)就可以達到絕對安全，這是傳統(tǒng)通信技術(shù)所無法比擬的。

研究團隊還展示了量子通信技術(shù)在未來多個關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，進一步增強了人們對于量子通信實用化前景的信心。