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重要突破!我國科學(xué)家首次實現(xiàn)量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)

2021-09-24 來源:科技日報
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關(guān)鍵詞: 科學(xué)家 量子 通信網(wǎng)絡(luò)

無需密鑰,即可直接在量子信道里面?zhèn)鬏斆孛苄畔ⅲ?/p>

記者日前從上海交通大學(xué)獲悉,該校陳險峰團(tuán)隊和江西師范大學(xué)李淵華等人合作,在量子通信網(wǎng)絡(luò)取得重要突破:他們利用量子安全直接通信原理,首次實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中15個用戶之間的安全通信,其傳輸距離達(dá)40公里。該研究為未來基于衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)和全球量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表在《光科學(xué)應(yīng)用》。

量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

量子通信包括量子密鑰分發(fā),量子秘密共享和量子安全直接通信等模式。量子密鑰分發(fā)和量子秘密共享是在通信雙方共享密碼。現(xiàn)有的量子通信網(wǎng)絡(luò)主要是基于量子密鑰分發(fā),用量子的方法在網(wǎng)絡(luò)中分發(fā)安全密鑰。目前還沒有能夠在網(wǎng)絡(luò)中直接傳輸安全信息。2000年,清華大學(xué)龍桂魯原創(chuàng)提出了量子安全直接通信,量子安全直接通信的特殊之處在于,不需要密碼,就可以完成信息的安全傳輸。2021年《6G研究白皮書》指出,量子安全直接通信具有偵測竊聽的能力,在下一代安全通信方面能夠展現(xiàn)巨大的潛力。

近幾年,量子安全直接通信發(fā)展迅速。

2016年,山西大學(xué)和清華大學(xué)完成首個單光子量子安全直接通信實驗;2017年,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和南京郵電大學(xué)完成了基于糾纏的量子安全直接通信;隨后,清華大學(xué)和南京郵電大學(xué)完成了500米光纖傳輸距離的量子安全直接通信;2020年,北京量子信息科學(xué)研究院和清華大學(xué)研制成功首臺具有實用價值的量子安全直接通信樣機(jī),并在中關(guān)村論壇發(fā)布會上發(fā)布。此次,上海交大和江西師大聯(lián)合團(tuán)隊基于量子安全直接通信原理,首先在實驗中制備出時間-能量糾纏。隨后利用光纖,在通信網(wǎng)絡(luò)的15個用戶之間的任意兩個分發(fā)糾纏。兩個用戶之間的傳輸距離為40公里。利用和頻產(chǎn)生器實現(xiàn)貝爾態(tài)分析解碼,完成信息的傳輸。實驗結(jié)果表明,其信息傳輸率達(dá)到了1Kbp/s。

該實驗為未來通信網(wǎng)絡(luò)提供了重要的技術(shù)支撐,以此實驗為基礎(chǔ),研究人員可以開展更長距離的量子通信網(wǎng)絡(luò)研究,以及實現(xiàn)星地之間,乃至全球化的量子通信網(wǎng)絡(luò)。



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