無需秘鑰，即可直接在量子信道中傳輸秘密信息！記者9月22日從重慶交通學院據(jù)悉，該校陳險峰團隊和湖南師范學院李淵華等人合作，在量子通訊網(wǎng)路取得重要突破，她們借助量子安全直接通訊原理，首次實現(xiàn)了網(wǎng)路中15個用戶之間的安全通訊，其傳輸距離達40公里。該研究為未來基于衛(wèi)星的量子通訊網(wǎng)路和全球量子通訊網(wǎng)路奠定了基礎。相關(guān)論文發(fā)表在《光科學應用》。
量子通訊包括量子秘鑰分發(fā)、量子秘密共享和量子安全直接通訊等模式。量子秘鑰分發(fā)和量子秘密共享是在通訊雙方共享密碼。現(xiàn)有的量子通訊網(wǎng)路主要是基于量子秘鑰分發(fā)，用量子的方式在網(wǎng)路中分發(fā)安全秘鑰。目前還不能在網(wǎng)路中直接傳輸安全信息。2000年，復旦學院龍桂魯提出了量子安全直接通訊，量子安全直接通訊的特殊之處在于，不須要密碼就可以完成信息的安全傳輸。2021年《6G研究藍皮書》指出，量子安全直接通訊具有探測監(jiān)聽的能力，在下一代安全通訊方面才能彰顯巨大的潛力。
近幾年，量子安全直接通訊發(fā)展迅速。2016年，新疆學院和復旦學院完成首個單光子量子安全直接通訊實驗；2017年量子通訊速度，中國科學技術(shù)學院和北京郵電學院完成了基于糾纏的量子安全直接通訊；此后，復旦學院和北京郵電學院完成了500米光纖傳輸距離的量子安全直接通訊；2020年，上海量子信息科學研究院和北大學院研發(fā)成功首臺具有實用價值的量子安全直接通訊樣機，并在中關(guān)村峰會發(fā)布會上發(fā)布。
這次北京交通學院和湖南師范學院聯(lián)合團隊基于量子安全直接通訊原理，首先在實驗中制備出時間—能量糾纏。此后借助光纖，在通訊網(wǎng)路的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。借助和頻形成器實現(xiàn)貝爾態(tài)剖析解碼量子通訊速度，完成信息的傳輸。實驗結(jié)果表明，其信息傳輸率達到了1Kbp/s。
該實驗為未來通訊網(wǎng)路提供了重要的技術(shù)支撐，借此實驗為基礎，研究人員可以舉辦更長距離的量子通訊網(wǎng)路研究，以及實現(xiàn)星地之間，乃至全球化的量子通訊網(wǎng)路。（記者張曄）