從狼煙烽火到飛鴿傳信,，再到如今的電子通信,，人類借助科技的力量讓通信的距離越來(lái)越遠(yuǎn)。去年，北京量子信息科學(xué)研究院,、清華大學(xué)龍桂魯教授團(tuán)隊(duì)和陸建華教授團(tuán)隊(duì)合作,，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng),，將通信距離刷新至100公里光纖,，創(chuàng)下世界紀(jì)錄。

　　近日,，龍桂魯團(tuán)隊(duì)將100公里光纖中的量子直接通信速率提高到每秒5000比特,，并準(zhǔn)備從實(shí)驗(yàn)室走向真實(shí)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。他預(yù)計(jì),，未來(lái)3到5年,，量子直接通信可能在特殊場(chǎng)合應(yīng)用，讓人們實(shí)現(xiàn)接打“量子直接通信電話”的夢(mèng)想,。

　　“量子直接通信電話”怎么打

　　這種“量子直接通信電話”是采用量子直接通信進(jìn)行的音頻通信,。“量子直接通信是一種以光的量子態(tài)作信息載體的量子通信形式,。竊聽(tīng)會(huì)改變量子態(tài),，因此能被發(fā)現(xiàn)，量子直接通信通過(guò)感知竊聽(tīng)的能力,，使竊聽(tīng)者聽(tīng)不到來(lái)保證信息安全,。”龍桂魯告訴科技日?qǐng)?bào)記者,，量子保密和經(jīng)典保密的原理不同,，二者互相補(bǔ)充。

　　一般情況下,，經(jīng)典通信只確保信息的可靠傳輸,，不負(fù)責(zé)通信的安全,。這時(shí)，密碼學(xué)派上用場(chǎng),，采用數(shù)學(xué)變換把要傳輸?shù)男畔⒋騺y,，使竊聽(tīng)者聽(tīng)不懂，進(jìn)而保證通信的安全,。龍桂魯進(jìn)一步解釋：“而量子直接通信則在可靠通信的基礎(chǔ)上,，進(jìn)一步賦能安全特性，形成在噪聲和竊聽(tīng)信道下的可靠和安全通信的新模式,。也就是說(shuō),，量子直接通信不僅要可靠地傳輸信息，而且還要使竊聽(tīng)者無(wú)法獲得信息,，保證信息安全?！?/p>

　　龍桂魯介紹,，去年的100公里量子直接通信，每秒可以傳輸半個(gè)比特,，意味著城市之間可以使用量子直接通信發(fā)送電報(bào),。“現(xiàn)在我們進(jìn)一步采用了單向傳輸和掩膜增容技術(shù),，將速率提高到每秒5000比特,，這意味著城市間可以打‘量子直接通信電話’了?！饼埞痿斦f(shuō),。

　　拿起電話、撥通號(hào)碼,、接收方拿起電話,，雙方就可以通話了。打“量子直接通信電話”似乎跟傳統(tǒng)座機(jī)電話并無(wú)二致,。龍桂魯解釋稱：“和經(jīng)典的座機(jī)電話不同的是,，一旦有竊聽(tīng)，‘量子直接通信電話’就會(huì)感知并發(fā)出警報(bào),，維護(hù)人員就可以去檢查和消除竊聽(tīng),。‘量子直接通信電話’還可以轉(zhuǎn)換路線或者轉(zhuǎn)換到經(jīng)典一次一密等其他安全模式,，繼續(xù)通話,。”

　　如何組建量子互聯(lián)網(wǎng)

　　“有規(guī)模地應(yīng)用‘量子直接通信電話’需要組建網(wǎng)絡(luò),?！饼埞痿斖嘎?，未來(lái)，可以使用量子中繼組建量子互聯(lián)網(wǎng),。

　　不過(guò),，目前可以使用經(jīng)典密碼和經(jīng)典中繼，來(lái)構(gòu)造安全中繼量子網(wǎng)絡(luò),。安全中繼是指經(jīng)典密碼保護(hù)下的經(jīng)典中繼,，把量子直接通信和經(jīng)典密碼結(jié)合，用量子直接通信傳輸經(jīng)典密碼加密后的密文,，這樣在經(jīng)典中繼節(jié)點(diǎn),，信息受到經(jīng)典密碼的保護(hù)；在通信鏈路,，信息得到量子的保護(hù),，從而為網(wǎng)絡(luò)提供端對(duì)端的安全性。

　　龍桂魯說(shuō),，這個(gè)過(guò)程就是把信息用經(jīng)典密碼加密成密文,，用量子直接通信傳輸大約100公里，到一個(gè)叫作“中繼”的地方,，把密文從量子信號(hào)變成經(jīng)典信號(hào),，再轉(zhuǎn)換成量子信號(hào)，用量子直接通信接力傳送,，這樣繼續(xù)下去,，最后送給收信人。

　　“如果用傳輸文件來(lái)比喻,，經(jīng)典加密就是用暗號(hào)寫信,。”龍桂魯說(shuō),，量子直接通信就像一輛帶封閉車廂的郵車,，經(jīng)典中繼就是信件中轉(zhuǎn)站。用封閉郵車傳送暗號(hào)寫的文件,，隨后在中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)交給下一輛郵車,。“在交接時(shí),，人們看到的只是暗號(hào),，不是文件內(nèi)容本身。最后的接收人才能讀懂暗號(hào)所代表的文件內(nèi)容,?！彼f(shuō)。

　　龍桂魯?shù)妊芯咳藛T已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室初步構(gòu)建了安全中繼的量子直接通信網(wǎng)絡(luò),，從“一對(duì)一”通信發(fā)展到了多人“群聊”,。今后可以利用經(jīng)典安全中繼組網(wǎng)技術(shù),，建設(shè)廣域的確保端對(duì)端安全的安全中繼量子網(wǎng)絡(luò)，支撐多種應(yīng)用,。

　　“未來(lái),，我們要讓技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)際的光纖網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行測(cè)試和試用,，不斷優(yōu)化改進(jìn)技術(shù),。”龍桂魯說(shuō),。