量子网络是验证量子力学基本原理、实现量子通信和计算的重要平台。然而，传输距离和用户数量限制了大规模可扩展量子通信网络的实现，因为现有的量子网络构建技术难以同时解决这两个重要因素。

在这里，我们提出了一种长距离大规模可扩展全连接量子安全直接通信（QSDC）网络，该网络采用双泵浦结构并引入额外噪声，成功实现了网络中四个用户之间成对超过300公里的 QSDC。我们的工作为未来实现长距离大规模量子通信奠定了新的基础。

图1. 全连接QSDC网络的实验装置。

如图1所示，该网络利用CH32和CH33的双泵送结构，可以将一个通道的光子与多个通道的光子相关联。此外，加入适当程度的额外噪声可以显著提高量子通信的性能。

图2显示，在300公里的光纤传输距离内（损耗约为60dB），网络传输四个比特的每个信道的保真度均超过85%。这些结果表明，网络中的每个用户只需运行两个光子信道即可实现两两通信。我们的工作实现了四用户全连接QSDC网络，传输速率为300km@104bit@1h，验证了该网络的可行性。

图2. 四种不同编码信息传输后的偏振纠缠保真度。

该成果发表在“Yilin Yang, Yuanhua Li, Hao Li, Chennan Wu, Yuanlin Zheng, and Xianfeng Chen, A 300-km fully-connected quantum secure direct communication network, Science Bulletin, 70 (2025) 1445-1451.”。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592732500204X