中国科学家攻克量子通信的两项世界级难题 距离商用可能不远了

源自UP主:北大研哥

02-08 10:44

中国科学技术大学潘建伟团队在量子通信领域取得里程碑式进展,连续在《自然》与《科学》两大顶级期刊发表研究成果。他们成功解决了长期制约量子通信走向商用的两大核心难题——传输距离与设备信任,为构建全球量子互联网扫清了关键障碍,标志着这一前沿技术正加速迈向实用化。

中国科学家攻克量子通信的两项世界级难题 距离商用可能不远了智能速览

  • 中国科学家将量子存储器寿命延长至550毫秒,破解长距离传输难题。

  • 器件无关量子密钥分发(DI-QKD)实验距离首次突破100公里。

  • 量子中继器的突破,让构建广域量子网络在技术上成为可能。

  • DI-QKD技术确保了即使使用来源不明的设备,通信也能绝对安全。

  • 两项成果结合,被誉为量子通信领域的‘登月时刻’。

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量子通信虽被誉为未来通信的终极形态,但其实现之路布满荆棘。潘建伟团队的两项突破,正是为这条道路铺平了最关键的两段,直指距离与信任的核心痛点。

破解距离瓶颈

量子通信的最大障碍之一在于其传输距离短。量子信号在光纤中会指数级衰减,且因量子不可克隆定律,无法像传统通信那样用放大器增强信号。要实现远距离传输,只能依靠量子中继器进行“接力”。

然而,过去的量子存储器寿命极短,往往来不及接收下一棒信号就已失效,导致中继技术难以实用。潘建伟团队在《自然》杂志发表的研究,成功将量子存储寿命提升至550毫秒,显著超过了约450毫秒的信号传输延迟。

这意味着人类首次在实验中实现了存储寿命大于传输时延,是量子中继器从理论走向实用化的分水岭,为构建覆盖全球的量子网络扫除了技术死角。

铸就绝对安全

除了距离,信任是量子通信面临的另一大难题。传统量子密钥分发协议虽理论上安全,但前提是必须信任设备制造商,假设设备没有预留后门。对于国防、金融等高安全等级需求,这种假设本身就是风险。

器件无关量子密钥分发(DI-QKD)正是为解决此而生。它不关心设备的来源和内部构造,只通过贝尔不等式这一数学测试来验证光子数据的完整性,一旦通过,便能保证通信的绝对安全,因此被誉为“量子密码学的圣杯”。

此项技术实现难度极高,此前国际上的实验距离仅有几十米。潘建伟团队在《科学》上发表的研究,将DI-QKD的距离一举推至100公里,并将成码率提升至实用水平,这意味着在充满不信任的环境中,依然可以构建理论上牢不可破的安全通信链路。

开启量子黎明

将两项突破并置观察,其意义尤为重大。量子中继器解决了“传得远”的问题,为量子局域网向广域网演进铺平了道路;而DI-QKD则解决了“信得过”的问题,为这张网络穿上了一层坚不可摧的物理定律铠甲。

正如国外同行评价的“登月时刻”,这两项成果不仅是技术指标上的跨越,更是将量子通信从黑板上的理论公式,一步步拉入现实。它们巩固了中国在量子科技领域的领跑地位,也让全世界看到了构建全球量子互联网的曙光。

从实验室的理论到跨越百公里的实践,潘建伟团队的这两项成果不仅是技术的飞跃,更是对未来安全通信形态的一次深刻塑造。量子互联网的轮廓正变得愈发清晰,当理论照进现实,一个全新的通信时代或许已不再遥远。下一个挑战会是什么?人类离真正的全球量子互联网还有多远?

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