每日一詞 | 量子直接通信 quantum direct communication

北京量子信息科學研究院2025年2月22日稱，我國科研團隊提出了單向量子直接通信理論，并成功研制出實用化系統，量子直接通信從理論構想邁向實際應用階段。

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.

【知識點】

量子通信是利用量子比特作為信息載體來進行信息交互的通信技術，可在確保信息安全等方面突破經典信息技術的極限。這里的量子比特指的是物質的量子狀態。以往用微電子技術為基礎的計算機技術傳遞信息極易遭遇竊聽，而量子具有測量的隨機性和不可復制的特性，幾乎不可能被破譯。量子直接通信理論由清華大學龍桂魯團隊原創提出，它借助量子態實現安全通信，具有竊聽感知、阻止竊聽、兼容現有網絡、簡化管理流程以及隱蔽傳輸等五大特性，為保障信息傳輸安全提供了全新解決方案。如何利用能量極低且極易受干擾的量子態，在高噪聲、高損耗以及存在竊聽風險的量子信道中實現安全可靠的通信，一直是該領域亟待攻克的核心難題。此前研究采用雙向協議，通信雙方需進行量子態的往返傳輸，導致系統損耗極大，嚴重制約了通信性能的提升。2022年，龍桂魯團隊曾創造了100公里的量子直接通信世界紀錄，但速率僅為0.5bps，僅能傳輸字數極少的報文。

由北京量子信息科學研究院與清華大學、北方工業大學相關團隊合作完成的這項研究中，科研團隊成功突破了高噪高損信道編碼、信道掩碼增容、高速量子態調制解調等系列關鍵技術，提出單向量子直接通信理論方法，利用同一組光量子態同時實現了信息的安全傳輸與密鑰協商，成功解決了量子直接通信的技術難題，還完成了實用化通信端機的研制。科研團隊創造了在104.8公里標準光纖通信實驗測試中連續168小時、速率為2.38kbps的穩定傳輸世界紀錄，標志著量子直接通信從理論構想成功邁向實際應用階段。與2022年的系統相比，速率提升了4760倍，極大提升了量子直接通信的性能。該研究的相關成果在國際知名期刊《科學進展》上發表。這項研究成果開啟了量子直接通信實用化建設的新征程。未來，量子直接通信系統有望廣泛應用于政務、金融等對信息安全要求極高的領域，切實增強通信安全性。

【重要講話】

當前，新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，學科交叉融合不斷發展，科學研究范式發生深刻變革，科學技術和經濟社會發展加速滲透融合，基礎研究轉化周期明顯縮短，國際科技競爭向基礎前沿前移。應對國際科技競爭、實現高水平自立自強，推動構建新發展格局、實現高質量發展，迫切需要我們加強基礎研究，從源頭和底層解決關鍵技術問題。

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，習近平在二十屆中央政治局第三次集體學習時的重要講話

【相關詞匯】

基礎研究

basic research

科技革命

sci-tech revolution

中國日報網英語點津工作室（本文于“學習強國”學習平臺首發）

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