基于纠缠的量子安全直接通信(QSDC)可以直接传输机密信息。中国的科学家探索了基于时间与能量纠缠和和频产生的QSDC网络。结果表明，当任意两个用户在40公里以上的光纤进行QSDC时，信息传输速率可以保持在1Kbp/s。这项研究成果为未来实现星基远距离和全球QSDC奠定了基础。

量子通信以其量子信息的高度安全性为安全通信迈出了革命性的一步，并提供了许多通信协议，例如量子安全直接通信(QSDC)协议。基于纠缠的QSDC可以直接传输机密信息。QSDC的任何攻击都只会产生随机数，无法从中获取任何有用的信息。因此，QSDC通信步骤简单，减少了潜在的安全漏洞，并提供了高安全保障，从总体上保证了量子通信的安全性和价值主张。

然而，在基于纠缠的QSDC协议中无法同时区分四组以正交纠缠态编码的信息，这限制了其实际应用。以外，为了使量子安全直接通信的广泛应用，构建量子网络非常重要。迫切需要QSDC的实验演示。

在《光:科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，上海交通大学物理与天文学院先进光通信系统与网络国家重点实验室陈险峰教授和江西师范大学物理系李渊华教授领导的一个科学家团队，他们探索了基于时间与能量纠缠和和频产生(SFG)的QSDC网络。并提出了一个完全连接的基于纠缠的QSDC网络，包括五个子网，共有15个用户。

通过时分复用和密集波分复用(DWDM)使用15个光子对的频率相关性，他们通过暗示每个用户之间的两步传输来执行40公里光纤QSDC实验。在这个过程中，网络处理器将单光子源的频谱划分为30个国际电信联盟(ITU)通道。使用这些通道，去执行基于SFG的贝尔态测量，每个用户之间将有一个巧合事件。这允许在没有后选择的情况下同时识别四组编码的纠缠状态。

众所周知，QSDC信息传输的安全性和可靠性是量子网络中必不可少的部分。因此，他们在QSDC中实现了分块传输和逐步传输的方法，并估算了量子信道的保密容量。合法用户可以在确认量子信道的安全性后，能可靠地在这些方案中进行编码和解码操作。

科学家总结了他们这种网络方案的实验结果。结果表明，当任意两个用户在40公里以上的光纤进行QSDC时，他们共享的纠缠态保真度仍然大于95%，信息传输速率可以保持在1Kbp/s。该结果证明了他们所提议的QSDC网络的可行性，从而为未来实现基于卫星的远程和全球QSDC奠定了基础。

他们补充道：“通过这种方案，每个用户通过共享不同波长的纠缠光子对与其他用户互连。此外，在高性能探测器的情况下，还可以将信息传输速率挺高到100Kbp/s以上，以及能作为正在使用的调制器中的高速控制手段。”

科学家们还预测，这项工作提供了长距离点对点QSDC连接，结合最近提出的QSDC安全中继器量子网络，该网络在整个量子互联网上提供安全的端到端通信，将能够利用现代技术构建安全的量子网络，能实现QSDC在未来通信中的巨大潜力。（编译:Qtech）