北京量子信息科學研究院近日宣布，我國設計和實現一種相位量子態與時間戳量子態混合編碼的量子直接通信新系統，通信距離達百公里，是當前世界最長的量子直接通信距離。
量子通信技術獲突破
該研究成果由北京量子信息科學研究院、清華大學龍桂魯教授團隊和陸建華教授團隊共同攻關，發表在最新一期的《光：科學與應用》光學學術期刊在線版上。
據介紹，在以前的系統中，抽樣檢測和信息傳輸全部采用相位量子態。新系統采用相位量子態和時間戳量子態的混合編碼，時間戳量子態用于抽樣檢測，大大降低噪聲影響。而通信依然采用具有自補償性能的相位量子態，因而新系統具有高度的穩定性和極低的本征誤碼率(沒有竊聽時的誤碼率)，結合具有更強糾錯能力的極低碼率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通信距離達100公里，突破之前18公里的最長距離。
新系統的通信速率也得到提高，在30公里的光纖距離，通信速率達22.4kbps.新系統在激光脈沖頻率上還有很大的提升空間，相應的通信距離、速率有望進一步提升，滿足部分場景的應用需求。
城際量子示范網絡目標將實現
關于這一技術突破的意義，專家認為，新突破將進一步打開量子通信的市場空間，為實現《北京市“十四五”時期國際科技創新中心建設規劃》中，建設基于安全中繼的城際量子示范網絡的目標打下堅實基礎。
南京航空航天大學客座教授陳根介紹說，“早在20世紀上半葉，量子通信就成為科技界和產業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。”
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現遠距離傳輸。
2016年，清華大學和山西大學聯合團隊曾把糾纏態的高能光子對穿過10 英里(約 16.1 公里)長的自由空間通道，量子保密通信技術的物理原理保證了其絕對安全性。
“而現在，清華大學團隊再次獲得成功，研究人員首次實現通信距離達到 100公里的量子直接通信新系統，這是目前世界上最長的量子直接通信距離，有助于實現無中繼條件下城際量子直接通信。”陳根說。
多家上市公司已布局量子通信產業
隨著技術的突飛猛進，量子通信產業化進程已經啟動，該產業的市場空間目前還難以估量。
2021年年初，包括張平院士、科學院外籍院士V H Poor、工程院外籍院士沈學民等在內的50名國內外著名通信專家在6G白皮書中提到：如果量子通信能全面發展起來，它將在下一代安全通信方面發揮出巨大的潛力。
摩根士丹利在《全球量子通信行業分析報告》中預測：全球量子安全市場在2020-30年的復合年增長率為45%。考慮到中國對信息安全的需求和對量子技術的高度重視，中國的市場突破會更快。
目前，多家上市公司已經布局量子通信產業。
國盾量子董秘此前表示，“國家廣域量子保密通信骨干網絡建設一期工程”項目正在建設中。量子保密通信“齊魯干線”、合肥量子通信城域網、南京市城域量子保密通信網等多地的城際網、城域網也在規劃和建設過程中。
神州信息近日表示，公司與國盾量子緊密合作，持續推動面向工業互聯網等新興ICT領域的量子保密通信融合創新應用平臺項目、量子網絡平臺網管軟件等十余個項目，共同推進量子通信技術的產業化落地。公司會持續關注“東數西算”工程的發展，并探索與量子通信的結合。
藍盾股份表示，公司在量子通信領域處于產品市場化階段，公司將結合現有的銷售網絡和渠道體系，以行業化營銷的方式進行市場拓展。
金卡智能表示，公司參股了國科量子通信網絡有限公司，國科的量子加密產品目前主要應用于金融、政務等場景的大數據網絡安全管理。
國融證券認為，隨著量子保密通信標準體系建成，有安全需求的行業用戶認知的進一步改善，量子通信技術的市場空間有望進一步打開。關注個股神州信息、飛利信等。
（文章來源：上海證券報）
