近日，一项重大科研成果在北京量子信息科学研究院（量子院）诞生，携手清华大学与北方工业大学，科学家们成功推进了量子直接通信领域的前沿探索。他们不仅提出了全新的单向量子直接通信理论，还成功研发出实用的通信系统，该系统在长达104.8公里的距离上，实现了连续168小时、速率达2.38kbps的稳定信息传输，刷新了世界纪录。
这一里程碑式的成果已正式发表于国际权威期刊《Science Advances》，文章标题为“利用相同光子量子态同时进行信息传输与密钥交换”。这一发表标志着量子直接通信从理论探索迈向了实际应用的关键一步。
量子直接通信的概念由清华大学的龙桂鲁团队首次提出，其利用量子态的特性来实现安全通信。这种通信方式具有五大显著优势：能够即时感知窃听行为、有效阻止窃听、与现有网络高度兼容、管理流程简化以及具备隐蔽传输的能力。在信息安全问题日益凸显的今天，量子直接通信为信息安全防护提供了新的思路与解决方案。
量子院团队在量子直接通信领域早有建树，曾在2022年创下100公里传输距离的世界纪录，但当时的信息传输速率仅为0.5bps，仅能传输极为简短的信息。为了提升通信性能，研究团队聚焦于单向量子直接通信方案，通过缩短量子态的传输距离来减少损耗。然而，这一方案在过去仅在理想无损耗条件下可行，面对现实环境中的高损耗与高噪声，实现起来极为困难。
在龙桂鲁教授的带领下，研究团队克服重重挑战，成功突破了高噪声与高损耗信道编码、信道掩码增容以及高速量子态调制解调等一系列关键技术。他们提出的单向量子直接通信理论方法，能够利用同一组光量子态同时完成信息的安全传输与密钥协商，这一创新极大地推动了量子直接通信技术的实用化进程。
在实际测试中，该系统在104.8公里的标准光纤上，实现了连续168小时、速率为2.38kbps的稳定信息传输。与2022年的系统相比，传输速率提升了惊人的4760倍，标志着量子直接通信性能取得了质的飞跃。这一成果不仅解决了量子直接通信的关键技术难题，还成功研制出了实用的通信端机，为量子直接通信的广泛应用奠定了坚实基础。
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