隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)即將接近物理極限。量子通信以其絕對(duì)安全性、超大信道容量、超高通信速率、可遠(yuǎn)距離傳輸信息和高效等特點(diǎn)備受全球科技界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，其重要性日益凸顯。

目前，盡管量子通信取得了一定的成功，但是遠(yuǎn)距離的傳輸仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。2016年，清華大學(xué)和山西大學(xué)的團(tuán)隊(duì)通過(guò)將糾纏態(tài)的高能光子穿過(guò)10英里長(zhǎng)的自由空間通道，成功實(shí)現(xiàn)了量子保密通信技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)具有絕對(duì)的安全性。這是目前國(guó)際上自由空間糾纏光子分發(fā)的最遠(yuǎn)距離，也是目前國(guó)際上沒(méi)有竊聽(tīng)漏洞的最大量子密鑰分發(fā)距離。

當(dāng)前，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)再次取得了成功，他們研發(fā)了一套新的量子直接通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了100公里的通信距離，這是目前世界上最遠(yuǎn)的量子直接通信距離，有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)中繼條件下的城際量子直接通信。

這個(gè)新系統(tǒng)采用了相位量子態(tài)和時(shí)間戳量子態(tài)的混合編碼，相位量子態(tài)用于通信，時(shí)間戳量子態(tài)用于抽樣檢測(cè)，可以大大降低噪聲的影響。此外，該系統(tǒng)具有高度穩(wěn)定性和極低的誤碼率，采用了更強(qiáng)糾錯(cuò)能力的LDBCH編碼，從而提高了安全通信的容量、距離和速率。

新系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了在商用低損耗單模光纖中的最遠(yuǎn)通信距離達(dá)到100公里，并且在30公里的光纖距離下實(shí)現(xiàn)了22.4kbps的通信速率。未來(lái),隨著激光脈沖頻率的提升,這個(gè)系統(tǒng)的通信距離和速率還有望進(jìn)一步提升，以滿足更多應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

這些相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在《Light-Science&Applications》期刊上。

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