量子直接通信实现104.8公里稳定传输创世界纪录

近日，北京量子信息科学研究院联合清华大学与北方工业大学的相关研究团队，在量子直接通信领域取得了重要突破。研究人员提出了一种单向量子直接通信理论，并成功开发出实用化的通信系统，创造了2.38千比特每秒（kps）在104.8公里距离上连续稳定运行168小时的世界纪录。

相关研究成果已在2025年2月21日发表于国际权威学术期刊Science Advances。这一成果标志着量子直接通信从理论阶段迈向了实际应用的新阶段。量子直接通信最初由清华大学龙桂鲁团队提出，其核心原理是利用量子态进行安全通信。该技术具备窃听感知、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点，为现代信息社会的安全通信提供了全新的技术路径。

此前，该研究团队曾在2022年实现了100公里的量子直接通信，但当时的数据传输速率仅为0.5比特每秒（bps），仅能传输极为简短的信息。而单向量子直接通信技术能够将量子态的传输距离减少一半，显著降低信号损耗，从而大幅提升通信性能。然而，由于现实环境中的高损耗和高噪声问题，此前提出的单向量子直接通信方案仅在理想条件下可行，难以在复杂环境下实现。

为解决这一难题，研究团队在龙桂鲁教授的带领下，攻克了一系列关键技术，包括高噪高损信道编码、信道掩码增容以及高速量子态调制解调等。基于这些创新成果，团队提出了全新的单向量子直接通信理论方法，首次实现了在同一组光量子态中同时完成信息的安全传输与密钥协商。

在实验验证中，研究人员通过104.8公里的标准光纤进行了通信测试，结果表明系统能够连续稳定运行168小时，传输速率达到2.38千比特每秒，相比2022年的系统性能提升了4760倍。这一成就不仅解决了量子直接通信的技术瓶颈，还推动了其实用化进程。

这项研究为量子直接通信的广泛应用奠定了基础，未来有望在政务、金融等领域发挥重要作用，满足对信息安全要求极高的场景需求，进一步提升通信系统的安全性与可靠性。