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量子通信新突破!我国成功构建300公里全连接网络
楚潇莎
2025-06-03 16:18:29

北京量子信息科学研究院联合多所高校科研团队,在量子直接通信领域取得重大技术突破。由上海交通大学陈险峰教授、上海电力大学李渊华教授主导的研究团队,成功实现四节点间300公里级全连接量子直接通信网络,相关成果已发表于国际权威期刊《科学通报》。此次突破标志着我国在量子通信实用化进程中迈出关键一步,为构建国家级量子通信基础设施奠定重要技术基础。

此次研究成果建立在清华大学龙桂鲁教授团队提出的量子直接通信理论框架之上。研究团队通过双泵浦光参量下转换技术创新,构建出高抗干扰量子纠缠分发系统,成功突破传统星型网络架构限制。实验数据显示,在300公里传输距离下,各节点间量子态保真度保持85%以上,光子到达率稳定在300-400赫兹,理论通信速率可达每秒数比特量级。相较于2021年实现的40公里15节点网络,本次突破在传输距离提升7.5倍的同时,保持了网络节点的全连接特性。

技术突破主要体现在三个维度:网络架构方面,首创大规模可扩展全连接方案,突破传统中心化组网模式;光源制备方面,优化纠缠光子生成技术,将有效传输距离延伸至300公里;系统稳定性方面,建立量子态重构误差修正机制,确保多节点通信可靠性。这些技术创新使得量子通信网络首次具备应对复杂地形和长距离组网能力,为构建广域量子通信网提供了可行方案。北京量子院副院长龙桂鲁指出,该成果标志着我国量子通信技术从实验室验证向工程化应用转变的关键节点。

从应用前景分析,该技术将率先应用于军事指挥、政务通信、金融交易等高安全需求领域。量子直接通信具备不可窃听、不可复制的先天安全优势,可有效防范当前日益复杂的网络攻击手段。据科技部相关规划,到2030年我国将建成覆盖主要城市的量子通信骨干网络,此次300公里组网技术的突破为此提供了重要技术储备。国际量子信息科学联盟专家评价称,中国团队在网络架构创新和工程实现方面的进展,正在重新定义全球量子通信技术发展路径。

我国量子通信研究历经二十年技术积累,从2000年理论体系构建到2020年首台样机问世,再到当前300公里组网突破,展现出清晰的战略发展脉络。此次突破不仅巩固了我国在量子通信领域的第一梯队地位,更在实用化进程上实现领跑。随着后续万公里级星地量子通信网络的衔接,我国有望率先构建起天地一体化的量子通信基础设施,为数字时代的信息安全提供终极解决方案。


参考资料:
1. 四节点量子直接通信网络架构图(来源:北京量子信息科学研究院官网)
2. 量子态保真度实验数据图表(来源:《科学通报》论文附件)
3. 双泵浦光参量下转换技术原理示意图(来源:上海交通大学实验室资料)
4. 量子通信网络节点分布图(来源:科技日报数字版)
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