量子直接通信距离达到100公里！北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁团队与陆建华团队合作，设计和实现了一种量子直接通信新系统——通过相位量子态与时间戳量子态混合编码，通信距离达百公里。这是当前世界范围内实现的最长量子直接通信距离，相当于在鸟巢与延庆冬奥村之间能安全寄递“量子信”。

通信安全，是量子通信最重要的应用场景。传统保密通信采用双信道结构，除了传输密文的经典信道，密钥同时由另一条信道进行传输，信息会经历加密、传输、解密的过程。量子直接通信则不同，是以量子态作为载体进行信息编码和传输，即使信道存在噪声甚至窃听，仍能实现可靠且安全的通信。

2000年，龙桂鲁和博士生刘晓曙提出了量子直接通信的首个协议。随后，基于单光子的量子直接通信实验演示、基于纠缠的量子直接通信演示等实验相继完成。2019年，龙桂鲁团队和陆建华团队成功研制出国际上首个量子直接通信系统，2020年发布了国际首台量子直接通信样机，实现了10公里光纤中4千比特每秒的通信速率。

随着团队科研不断深入，量子直接通信能实现的传输距离、速率和通信容量都在不断突破。现在，30千米光纤的量子直接通信传输速率可达22.4千比特每秒，几十秒就能安全传送一张图片。

新系统通过安全的经典中继技术，还可以实现信息的“多级跳”传递。龙桂鲁解释，在这一过程中，信息就像是装进了上锁的黑匣子，在安全的货运车中一站一站接力传送，只有最终接收方才掌握开锁的钥匙，窃听者只能“望匣兴叹”。

世界级成果的产出，离不开科研的体制机制创新。龙桂鲁表示，从科学理论到实践应用，要求团队具备足够的人员体量和工程实现能力。专门从事基础研究的机构，其承担的任务侧重于创新性研究，在量子院，科学家和工程师可以共同组成科研团队，从理论走向实践。

“通信是实用性很强的技术，离不开人的生活实践和市场，也需要在实际应用中不断检验提升。”龙桂鲁说，量子直接通信已经达到落地应用的水平，团队将拓展应用场景，建设基于安全中继的城际量子示范网络。未来，在量子计算机互联网的研发中，量子通信也将起到至关重要的作用，“量子通信就像家用计算机配套的网线，能实现设备间的连通，是量子计算机互联网的基础设施。”