从狼烟烽火到飞鸽传信，再到如今的电子通信，人类借助科技的力量让通信的距离越来越远。去年，北京量子信息科学研究院、清华大学龙桂鲁教授团队和陆建华教授团队合作，设计和实现了一种相位量子态与时间戳量子态混合编码的量子直接通信新系统，将通信距离刷新至100公里光纤，创下世界纪录。
一般情况下，经典通信只确保信息的可靠传输，不负责通信的安全。这时，密码学派上用场，采用数学变换把要传输的信息打乱，使窃听者听不懂，进而保证通信的安全。龙桂鲁进一步解释:“而量子直接通信则在可靠通信的基础上，进一步赋能安全特性，形成在噪声和窃听信道下的可靠和安全通信的新模式。也就是说，量子直接通信不仅要可靠地传输信息，而且还要使窃听者无法获得信息，保证信息安全。”
如何组建量子互联网
不过，目前可以使用经典密码和经典中继，来构造安全中继量子网络。安全中继是指经典密码保护下的经典中继，把量子直接通信和经典密码结合，用量子直接通信传输经典密码加密后的密文，这样在经典中继节点，信息受到经典密码的保护；在通信链路，信息得到量子的保护，从而为网络提供端对端的安全性。
龙桂鲁说，这个过程就是把信息用经典密码加密成密文，用量子直接通信传输大约100公里，到一个叫作“中继”的地方，把密文从量子信号变成经典信号，再转换成量子信号，用量子直接通信接力传送，这样继续下去，最后送给收信人。
“如果用传输文件来比喻，经典加密就是用暗号写信。”龙桂鲁说，量子直接通信就像一辆带封闭车厢的邮车，经典中继就是信件中转站。用封闭邮车传送暗号写的文件，随后在中转站转交给下一辆邮车。“在交接时，人们看到的只是暗号，不是文件内容本身。最后的接收人才能读懂暗号所代表的文件内容。”他说。
龙桂鲁等研究人员已经在实验室初步构建了安全中继的量子直接通信网络，从“一对一”通信发展到了多人“群聊”。今后可以利用经典安全中继组网技术，建设广域的确保端对端安全的安全中继量子网络，支撑多种应用。
“未来，我们要让技术走出实验室，在实际的光纤网络中进行测试和试用，不断优化改进技术。”龙桂鲁说。
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