中国科学技术大学潘建伟院士团队联合国内外多家研究机构,在量子通信领域取得里程碑式突破:成功实现基于量子纠错编码的远距离量子密钥分发,将无条件安全通信距离提升至新高度,并大幅降低系统误码率。这一成果发表于国际权威学术期刊,迅速引发全球关注,多位西方顶尖科学家在评价中直言“这曾经是不可能的任务”,标志着我国在通信与自动控制技术研究方向再攀高峰。
一、从“不可破译”到“不惧损耗”
量子密钥分发(QKD)利用量子力学的基本原理,使通信双方能够生成理论上无法窃听的密钥。光纤信道的固有损耗和探测器的暗计数一直制约着传输距离与成码率。此次中国团队直面两大核心难题:一是在远距离传输下如何有效抑制噪声,二是如何将量子纠错编码与安全密钥提取深度融合。
研究团队原创性地设计了新型量子纠错码,结合高精度相位补偿和异步时钟同步算法,在长达数百公里的光纤链路中实现了低误码率的稳定成码。更为关键的是,他们自主研制的通信-控制一体化系统能够实时感知信道扰动,并自适应调整编码参数,使密钥生成速率相较于国际同类系统提升了一个数量级。西方某量子通信实验室负责人在社交媒体上评论称:“这种情况确实令人意外,传输这样远的距离还敢纠错,我们认为是不可能的。”
二、通信与自动控制技术的深度耦合
此次突破不仅仅是量子物理层面的胜利,更彰显了通信与自动控制技术研究方向的协同创新能力。传统量子通信系统多注重物理层的光学设计,对经典信道与实时控制考虑不足。中国团队则将整个QKD链路视为一个需要闭环控制的动态系统:
• 自动控制理论深度嵌入密钥提取。团队引入模型预测控制策略,对密钥生成速率、传输延迟和误码率多项指标进行多目标在线优化,确保系统在外界干扰下仍能保持密集密钥供给。
• 高效复用与时钟同步。创新的数据帧结构兼顾量子信号、时钟同步信号和经典纠错反馈,在同一根光纤中可靠传输;自动延迟锁定环保证了亚纳秒级时间同步精度,降低了因时间抖动造成的量子比特误判。
• 智能化告警与自愈。借鉴网络自愈控制思想,实现扫描探测后的连续波光源功率快速重建,链路中断后自动搜索最优工作点,数秒内即可恢复安全成码。
该项目把宏大的量子工程难题拆解为可控、自动化的子系统,为未来部署星地、地面光纤混合量子网络扫清了多方面障碍。
三、西方惊叹之下,中国如何锻造“不能”与“可能”
能够经受严格审稿并被国外同行称为“不可能”,原因在于中国长期坚持基础研究与应用研究并肩前行。此番攻关并非一日三尺之寒:早在《“十三五”国家科技创新规划》中,量子通信就被列为战略性前瞻性重大科学问题,国家自然科学基金、中科院先导专项等依托大科学平台给予旷日持久的支持。潘建伟团队自“墨子号”量子卫星、京沪干线等重量级工程中积累工程经验,又花费多年从编码理论、芯片设计到控制系统实现完全技术自主,才拿下该成果。
反观西方,个别论断的得出往往建立在给定器材条件和信道的固定简化的假设上,低估了我国科研团队通过通信—Control协同修补信道缺点的能力。团队一位核心骨干表示:“我们不是违反物理定律,而是把电控工程里的实时补偿用到了极点。哪怕基础衰减再明确,经典光学调控也能精细化到分相位。”这种研发思路恰恰为后续长途光纤网络打开了新路,日后还可以攻克更多被认为必须冷冻苛刻环境才能组建的可用量子通信网。
在西方同行惊叹的中国科学技术团队已经投入到下一步接口标准化工作中。从世界屋脊、短距无线到芯片混合集成的前沿,“后华为时代”,整个环形量子保密网络还在积极研制。我们有条不紊地以根植于中国实践的行动告诉世界——将不可能统统换成可能。
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更新时间:2026-09-19 22:21:15