量子直接通信领域取得新突破：我国科学家成功构建 300 公里全连接量子直接通信网络

近日，上海交通大学陈险峰教授团队联合上海电力大学李渊华教授团队，在量子直接通信领域取得新突破。研究团队创新提出长距离大规模可扩展全连接量子直接通信理论架构，并成功实现四节点间 300 公里级量子直接通信网络，相关研究成果发表于《科学通报》（Science Bulletin）。

量子直接通信理论体系由清华大学和北京量子信息科学研究院龙桂鲁教授团队于 2000 年首创。山西大学、清华大学、中国科学技术大学、南京邮电大学、广西大学等科研机构相继完成实验验证。2020 年，国际首台量子直接通信样机在我国诞生。2025年2月，北京量子信息科学研究院联合清华大学、北方工业大学团队，基于单向量子直接通信理论研制出实用化系统，创造了 104.8 公里距离下 2.38 千比特每秒（kbit/s）的传输距离，并且实现了 168 小时连续稳定传输世界纪录。

上海交通大学团队在该领域有坚实基础。2021 年，陈险峰团队率先实现 15 节点参与的 40 公里量子直接通信网络。本次研究中，李渊华、陈险峰等创新性采用双泵浦光参量下转换技术，构建起具有高抗干扰能力的量子纠缠分发系统。实验结果显示，通信后各节点间共享量子态保真度仍保持在 85% 以上，验证了该方案在长距离通信中的可靠性。经 300 公里传输后到达接受节点的光子对数仍达 300-400 Hz，这意味着经过编码后理论通信速率可达每秒数比特的量级。

该成果的技术突破主要体现在三方面：一是突破传统星型网络架构限制，实现全连接网络的可扩展性；二是通过优化纠缠光源制备技术，将传输距离提升至 300 公里量级；三是建立基于量子态重构的误差修正机制，保障了多节点通信的稳定性。

值得注意的是，连续变量量子直接通信领域近年也取得快速发展。2023 年，西北大学曹正文教授团队演示了连续变量量子直接通信，达到 5 公里光纤的实用化传输距离；同年，法国巴黎萨克雷高等师范学院与意大利里雅斯特大学联合团队也完成了原理性验证。

该网络系统的成功构建为量子通信网络实用化奠定了重要基础。未来，相关技术可应用于军事指挥、政务通信、金融交易等对信息安全要求极高的领域。