北京量子信息科学研究院2025年2月22日称，我国科研团队提出了单向量子直接通信理论，并成功研制出实用化系统，量子直接通信从理论构想迈向实际应用阶段。
A team of Chinese researchers proposed a theory of one-way quantum direct communication and successfully developed a practical system, advancing quantum direct communication from a concept to the stage of practical application, according to the Beijing Academy of Quantum Information Sciences on February 22, 2025.
“墨子号”量子科学实验卫星（中国科学技术大学供图）。图片来源：科技日报
【知识点】
量子通信是利用量子比特作为信息载体来进行信息交互的通信技术，可在确保信息安全等方面突破经典信息技术的极限。这里的量子比特指的是物质的量子状态。以往用微电子技术为基础的计算机技术传递信息极易遭遇窃听，而量子具有测量的随机性和不可复制的特性，几乎不可能被破译。量子直接通信理论由清华大学龙桂鲁团队原创提出，它借助量子态实现安全通信，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特性，为保障信息传输安全提供了全新解决方案。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。此前研究采用双向协议，通信双方需进行量子态的往返传输，导致系统损耗极大，严重制约了通信性能的提升。2022年，龙桂鲁团队曾创造了100公里的量子直接通信世界纪录，但速率仅为0.5bps，仅能传输字数极少的报文。
由北京量子信息科学研究院与清华大学、北方工业大学相关团队合作完成的这项研究中，科研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系列关键技术，提出单向量子直接通信理论方法，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，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。科研团队创造了在104.8公里标准光纤通信实验测试中连续168小时、速率为2.38kbps的稳定传输世界纪录，标志着量子直接通信从理论构想成功迈向实际应用阶段。与2022年的系统相比，速率提升了4760倍，极大提升了量子直接通信的性能。该研究的相关成果在国际知名期刊《科学进展》上发表。这项研究成果开启了量子直接通信实用化建设的新征程。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，切实增强通信安全性。
【重要讲话】
当前，新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，学科交叉融合不断发展，科学研究范式发生深刻变革，科学技术和经济社会发展加速渗透融合，基础研究转化周期明显缩短，国际科技竞争向基础前沿前移。应对国际科技竞争、实现高水平自立自强，推动构建新发展格局、实现高质量发展，迫切需要我们加强基础研究，从源头和底层解决关键技术问题。
At present, a new round of sci-tech revolution and industrial transformation is advancing by leaps and bounds, interdisciplinary integration is growing, the paradigm of scientific research is undergoing profound changes, the integration of science and technology with economic and social development is accelerating, the application cycle of basic research is significantly shortened, and international competition in basic research is moving to the forefront. To cope with international sci-tech competition, achieve greater self-reliance, foster a new development pattern, and promote high-quality development, there is an urgent need to strengthen basic research and address key technologies from the source and from the bottom.
——2023年2月21日，习近平在二十届中央政治局第三次集体学习时的重要讲话
【相关词汇】
基础研究
basic research
科技革命
sci-tech revolution
中国日报网英语点津工作室（本文于“学习强国”学习平台首发）
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