北京量子信息科學(xué)研究院近日宣布，我國設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng)，通信距離達(dá)百公里，是當(dāng)前世界最長的量子直接通信距離。
量子通信技術(shù)獲突破
該研究成果由北京量子信息科學(xué)研究院、清華大學(xué)龍桂魯教授團(tuán)隊(duì)和陸建華教授團(tuán)隊(duì)共同攻關(guān)，發(fā)表在最新一期的《光：科學(xué)與應(yīng)用》光學(xué)學(xué)術(shù)期刊在線版上。
據(jù)介紹，在以前的系統(tǒng)中，抽樣檢測和信息傳輸全部采用相位量子態(tài)。新系統(tǒng)采用相位量子態(tài)和時(shí)間戳量子態(tài)的混合編碼，時(shí)間戳量子態(tài)用于抽樣檢測，大大降低噪聲影響。而通信依然采用具有自補(bǔ)償性能的相位量子態(tài)，因而新系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性和極低的本征誤碼率(沒有竊聽時(shí)的誤碼率)，結(jié)合具有更強(qiáng)糾錯(cuò)能力的極低碼率LDBCH編碼，有效提高安全通信容量、距離和速率。
龍桂魯表示，新系統(tǒng)在50MHz激光脈沖頻率下將最大可容忍損耗從5.1dB提升到18.4dB，在商用低損耗單模光纖中的最遠(yuǎn)通信距離達(dá)100公里，突破之前18公里的最長距離。
新系統(tǒng)的通信速率也得到提高，在30公里的光纖距離，通信速率達(dá)22.4kbps.新系統(tǒng)在激光脈沖頻率上還有很大的提升空間，相應(yīng)的通信距離、速率有望進(jìn)一步提升，滿足部分場景的應(yīng)用需求。
城際量子示范網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)將實(shí)現(xiàn)
關(guān)于這一技術(shù)突破的意義，專家認(rèn)為，新突破將進(jìn)一步打開量子通信的市場空間，為實(shí)現(xiàn)《北京市“十四五”時(shí)期國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》中，建設(shè)基于安全中繼的城際量子示范網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
南京航空航天大學(xué)客座教授陳根介紹說，“早在20世紀(jì)上半葉，量子通信就成為科技界和產(chǎn)業(yè)界期待的一種新的通信方式——量子通信既不通過載體，也不受通信雙方空間距離的限制，不存在任何傳輸延時(shí)?！?/p>
量子通信之所以還沒有被廣泛使用，究其原因，在于量子通信目前還無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。
2016年，清華大學(xué)和山西大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)曾把糾纏態(tài)的高能光子對穿過10 英里(約 16.1 公里)長的自由空間通道，量子保密通信技術(shù)的物理原理保證了其絕對安全性。
“而現(xiàn)在，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)再次獲得成功，研究人員首次實(shí)現(xiàn)通信距離達(dá)到 100公里的量子直接通信新系統(tǒng)，這是目前世界上最長的量子直接通信距離，有助于實(shí)現(xiàn)無中繼條件下城際量子直接通信?！标惛f。
多家上市公司已布局量子通信產(chǎn)業(yè)
隨著技術(shù)的突飛猛進(jìn)，量子通信產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已經(jīng)啟動，該產(chǎn)業(yè)的市場空間目前還難以估量。
2021年年初，包括張平院士、科學(xué)院外籍院士V H Poor、工程院外籍院士沈?qū)W民等在內(nèi)的50名國內(nèi)外著名通信專家在6G白皮書中提到：如果量子通信能全面發(fā)展起來，它將在下一代安全通信方面發(fā)揮出巨大的潛力。
摩根士丹利在《全球量子通信行業(yè)分析報(bào)告》中預(yù)測：全球量子安全市場在2020-30年的復(fù)合年增長率為45%?？紤]到中國對信息安全的需求和對量子技術(shù)的高度重視，中國的市場突破會更快。
目前，多家上市公司已經(jīng)布局量子通信產(chǎn)業(yè)。
國盾量子董秘此前表示，“國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一期工程”項(xiàng)目正在建設(shè)中。量子保密通信“齊魯干線”、合肥量子通信城域網(wǎng)、南京市城域量子保密通信網(wǎng)等多地的城際網(wǎng)、城域網(wǎng)也在規(guī)劃和建設(shè)過程中。
神州信息近日表示，公司與國盾量子緊密合作，持續(xù)推動面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興ICT領(lǐng)域的量子保密通信融合創(chuàng)新應(yīng)用平臺項(xiàng)目、量子網(wǎng)絡(luò)平臺網(wǎng)管軟件等十余個(gè)項(xiàng)目，共同推進(jìn)量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地。公司會持續(xù)關(guān)注“東數(shù)西算”工程的發(fā)展，并探索與量子通信的結(jié)合。
藍(lán)盾股份表示，公司在量子通信領(lǐng)域處于產(chǎn)品市場化階段，公司將結(jié)合現(xiàn)有的銷售網(wǎng)絡(luò)和渠道體系，以行業(yè)化營銷的方式進(jìn)行市場拓展。
金卡智能表示，公司參股了國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司，國科的量子加密產(chǎn)品目前主要應(yīng)用于金融、政務(wù)等場景的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全管理。
國融證券認(rèn)為，隨著量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)體系建成，有安全需求的行業(yè)用戶認(rèn)知的進(jìn)一步改善，量子通信技術(shù)的市場空間有望進(jìn)一步打開。關(guān)注個(gè)股神州信息、飛利信等。
（文章來源：上海證券報(bào)）
