2 月 22 日消息，據北京量子院官方披露，近日，北京量子信息科學研究院（以下簡稱“量子院”）與清華大學、北方工業大學相關團隊合作，提出單向量子直接通信理論，并成功研制出實用化系統，創造了 2.38kps@104.8km@168 小時的長距離穩定傳輸世界紀錄。

2025 年 2 月 21 日，相關成果以“Simultaneous transmission of information and key exchange using the same photonic quantum states”為題發表在國際知名期刊《Science Advances》上，標志著量子直接通信從理論構想成功邁向實際應用階段。

▲ 圖 1 單向量子直接通信理論方案

據介紹，量子直接通信由清華大學龍桂魯團隊原創提出，它借助量子態實現安全通信，具有竊聽感知、阻止竊聽、兼容現有網絡、簡化管理流程以及隱蔽傳輸等五大特性。在信息安全日益重要的當下，量子直接通信為保障信息傳輸安全提供了全新解決方案。

量子院團隊此前曾在 2022 年創造了 100 公里的量子直接通信世界紀錄，但速率僅為 0.5bps，僅能傳輸字數極少的報文。單向傳輸可將量子態傳輸距離縮短一半，大幅降低損耗，是提升量子直接通信性能的關鍵。然而此前，國際上多個團隊（包括量子院團隊）提出的單向量子直接通信方案，僅在無損耗的理想條件下可行，在高損耗和高噪聲的現實環境中開展單向量子直接通信困難重重。

▲ 圖 2 信息傳輸速率與量子比特誤碼率測試結果

針對這些問題，研究團隊在龍桂魯教授領銜下，成功突破了高噪高損信道編碼、信道掩碼增容、高速量子態調制解調等系列關鍵技術，提出單向量子直接通信理論方法，利用同一組光量子態同時實現了信息的安全傳輸與密鑰協商。

這一突破不僅成功解決了量子直接通信的技術難題，還完成了實用化通信端機的研制。在 104.8km 標準光纖通信實驗測試中，實現了連續 168 小時、速率為 2.38kbps 的穩定傳輸，與 2022 年的系統相比，速率提升了 4760 倍，極大地提升了量子直接通信的性能。

該項研究成果開啟了量子直接通信實用化建設的新征程。未來，量子直接通信系統有望廣泛應用于政務、金融等對信息安全要求極高的領域，切實增強通信安全性。