在最近的一项研究中，由来自LG电子公司的研究团队开发出了一种新的量子安全直接通信(QSDC)协议。该协议有望提高量子通信系统的安全性和传输速率，并解决现有技术的一些局限性。

QSDC是一种直接通过量子信道传输消息而不需要密钥的方法，它依靠量子力学的原理来确保安全性。研究人员表示，由于单光子探测器(SPD)的死区时间和远距离传输会造成信道损耗等限制，目前的QSDC标准(即DL04协议)在传输速率方面面临着挑战。

LG电子研究团队在《科学报告》(Scientific Reports)上发表的报告介绍了一种基于单光子的高维QSDC协议，该协议利用了两个光学自由度：时间和相位。这种方法旨在克服由SPD死区时间而带来的传输速率限制。

在他们的协议中，他们建议使用N维时间和相位态生成的方法，这是一种利用时间和相位这两种特性并在多个维度上对量子态中的信息进行编码的方法。该方法旨在考虑有死区时间的情况下来最大限度地减少传输信息的测量损失。

该协议区分了两种类型的量子态，由于相位态的测量效率相对较低，因此主要将其用于窃听检测。相反，时间态则被用于发送信息，这里利用的是差分延迟时间这一基于区间(bin)的编码技术。这种方法可以高效测量N维时间和基于相位的量子态，并能恢复经典比特信息。

通过模拟，研究人员证明，与传统的DL04 QSDC协议相比，他们提出的协议可以实现更高的安全性和传输速率。该研究还针对各种类型的攻击进行了全面的安全分析，并确定了他们的系统是具有鲁棒性的。研究人员是通过将N维分时区间编码应用于基于经典单光子的QSDC，来克服传输速率的限制。

不过，该研究团队也承认，随着量子态维度的增加，要将所提出的技术应用在系统上的复杂性也会随之提高。研究人员还表示，虽然生成过程的复杂性相对不变，但测量过程的差异却非常明显。此外，相比于DL04 QSDC，他们所提出的N维QSDC需要更多的Mach–Zehnder干涉仪和SPD来测量相位状态。

最后，研究人员表示，这种方法有望为提高实际通信环境中数据传输的效率和安全性提供了一条很有前景的途径，特别是那些受无线信道湍流等因素影响的环境。(编译:Tmac)