最近，上海交通大學(xué)和上海電力大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)合作，在量子通信領(lǐng)域干成了一件大事——成功搭建起四個(gè)節(jié)點(diǎn)間、傳輸距離達(dá)300公里的全連接量子直接通信網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)成果登上了《科學(xué)通報(bào)》雜志，意味著咱們國(guó)家在量子通信技術(shù)上又往前邁了一大步，在全球科研圈都引發(fā)了關(guān)注。

這次研究的關(guān)鍵，在于科研人員用了一種叫雙泵浦光參量下轉(zhuǎn)換的新技術(shù)。以前，量子通信信號(hào)特別容易被外界干擾，比如電磁噪聲、溫度變化，導(dǎo)致信號(hào)傳著傳著就變?nèi)酢⑹д妫ㄐ啪嚯x也受到限制。而這個(gè)新技術(shù)就像給信號(hào)加上了“防護(hù)罩”，通過(guò)兩個(gè)泵浦光源產(chǎn)生高度糾纏的光子對(duì)，這些光子對(duì)能抗住外界干擾，保證信號(hào)穩(wěn)定傳輸。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很亮眼，哪怕傳300公里，量子態(tài)保真度還能保持在85%以上，光子對(duì)數(shù)到達(dá)率穩(wěn)定在300 - 400赫茲，編碼后每秒能傳好幾比特的信息，徹底打破了長(zhǎng)距離量子通信又慢又不穩(wěn)定的難題。

這次突破帶來(lái)了實(shí)打?qū)嵉募夹g(shù)革新。以往的量子通信網(wǎng)絡(luò)大多是星型架構(gòu)，所有節(jié)點(diǎn)都要靠中心節(jié)點(diǎn)“傳話”，一旦中心節(jié)點(diǎn)出問(wèn)題，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就癱瘓了，而且想加新節(jié)點(diǎn)也很麻煩。這次團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的全連接架構(gòu)不一樣，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能直接和其他節(jié)點(diǎn)“對(duì)話”，信息不用繞路，傳輸更快，就算某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，網(wǎng)絡(luò)也能正常運(yùn)行，以后想擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，加多少節(jié)點(diǎn)都沒(méi)問(wèn)題。

在傳輸距離上，團(tuán)隊(duì)也下足了功夫。他們改進(jìn)光源制備工藝，用新材料、新方法精準(zhǔn)調(diào)控光子特性，讓光子在300公里的光纖里“奔跑”也不會(huì)“掉隊(duì)”。要知道，長(zhǎng)距離傳輸一直是量子通信的“卡脖子”難題，這次突破直接為未來(lái)建設(shè)覆蓋全國(guó)甚至全球的量子通信網(wǎng)打下了基礎(chǔ)。

還有個(gè)不得不提的技術(shù)——基于量子態(tài)重構(gòu)的誤差修正機(jī)制。量子態(tài)特別脆弱，一點(diǎn)點(diǎn)外界干擾就可能讓信號(hào)出錯(cuò)。這個(gè)機(jī)制就像“信號(hào)質(zhì)檢員”，24小時(shí)監(jiān)測(cè)接收端的量子態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)誤差，立刻用算法和輔助信息進(jìn)行修正，保證每一條傳出去的信息都準(zhǔn)確無(wú)誤。

這項(xiàng)成果對(duì)咱們生活的影響可太大了。在軍事領(lǐng)域，作戰(zhàn)指令、情報(bào)信息必須絕對(duì)保密，量子直接通信能實(shí)時(shí)察覺(jué)竊聽(tīng)行為，主動(dòng)切斷被攻擊的通信鏈路，讓軍事機(jī)密滴水不漏。政務(wù)系統(tǒng)每天處理大量國(guó)家機(jī)密和民生數(shù)據(jù)，有了量子通信技術(shù)，信息傳輸更安全，老百姓也更放心。金融行業(yè)更是離不開(kāi)它，每一筆轉(zhuǎn)賬、每一條客戶(hù)信息都關(guān)系重大，量子通信能防止數(shù)據(jù)被竊取篡改，可以守護(hù)大家的“錢(qián)袋子”。

這次成功，讓我國(guó)在全球量子通信領(lǐng)域的領(lǐng)先地位更穩(wěn)固了。不過(guò)科研的路沒(méi)有盡頭，接下來(lái)科研團(tuán)隊(duì)還要解決通信速率再提升、設(shè)備成本降低、和現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)融合這些難題。相信用不了多久，量子通信技術(shù)會(huì)走進(jìn)更多領(lǐng)域，給我們的生活帶來(lái)更多驚喜。