近日，上海交通大學陳險峰教授團隊聯(lián)合上海電力大學李淵華教授團隊，在量子直接通信領(lǐng)域取得新突破。研究團隊創(chuàng)新提出長距離大規(guī)模可擴展全連接量子直接通信理論架構(gòu)，并成功實現(xiàn)四節(jié)點間300公里級量子直接通信網(wǎng)絡，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學通報》（ScienceBulletin）。
量子直接通信理論體系由清華大學和北京量子信息科學研究院龍桂魯教授團隊于2000年首創(chuàng)。山西大學、清華大學、中國科學技術(shù)大學、南京郵電大學、廣西大學等科研機構(gòu)相繼完成實驗驗證。2020年，國際首臺量子直接通信樣機在我國誕生。2025年2月，北京量子信息科學研究院聯(lián)合清華大學、北方工業(yè)大學團隊，基于單向量子直接通信理論研制出實用化系統(tǒng)，創(chuàng)造了104.8公里距離下2.38千比特每秒（kbit/s）的傳輸距離，并且實現(xiàn)了168小時連續(xù)穩(wěn)定傳輸世界紀錄。
上海交通大學團隊在該領(lǐng)域有堅實基礎(chǔ)。2021年，陳險峰團隊率先實現(xiàn)15節(jié)點參與的40公里量子直接通信網(wǎng)絡。本次研究中，李淵華、陳險峰等創(chuàng)新性采用雙泵浦光參量下轉(zhuǎn)換技術(shù)，構(gòu)建起具有高抗干擾能力的量子糾纏分發(fā)系統(tǒng)。實驗結(jié)果顯示，通信后各節(jié)點間共享量子態(tài)保真度仍保持在85%以上，驗證了該方案在長距離通信中的可靠性。經(jīng)300公里傳輸后到達接受節(jié)點的光子對數(shù)仍達300-400Hz，這意味著經(jīng)過編碼后理論通信速率可達每秒數(shù)比特的量級。
該成果的技術(shù)突破主要體現(xiàn)在三方面：一是突破傳統(tǒng)星型網(wǎng)絡架構(gòu)限制，實現(xiàn)全連接網(wǎng)絡的可擴展性；二是通過優(yōu)化糾纏光源制備技術(shù)，將傳輸距離提升至300公里量級；三是建立基于量子態(tài)重構(gòu)的誤差修正機制，保障了多節(jié)點通信的穩(wěn)定性。
值得注意的是，連續(xù)變量量子直接通信領(lǐng)域近年也取得快速發(fā)展。2023年，西北大學曹正文教授團隊演示了連續(xù)變量量子直接通信，達到5公里光纖的實用化傳輸距離；同年，法國巴黎薩克雷高等師范學院與意大利里雅斯特大學聯(lián)合團隊也完成了原理性驗證。
該網(wǎng)絡系統(tǒng)的成功構(gòu)建為量子通信網(wǎng)絡實用化奠定了重要基礎(chǔ)。未來，相關(guān)技術(shù)可應用于軍事指揮、政務通信、金融交易等對信息安全要求極高的領(lǐng)域。
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