德国耶拿莱布尼茨光子技术研究所联合加拿大国立科学研究所等国际团队，开发出两种互补方法，使光纤量子通信从实验室走向实际应用成为可能。一项方法通过“时间箱编码”显著提升单个光子信息承载量，另一项技术则利用“和频相关”原理增强长距离信号稳定性，两项成果分别发表于《自然通讯》与《物理评论快报》。

量子通信通过编码在光子量子态中的信息实现安全传输，其核心优势在于任何窃听行为都会破坏量子态，从而被系统检测。然而，现有技术面临两大瓶颈：光子信息密度低导致数据吞吐量受限，以及光纤传输中色散效应引发的信号失真。研究团队提出的“时间箱编码”方案将传统系统的两个时间窗口扩展至八个，通过光子精确到达时间承载信息。“这就像一个抽屉系统，现在可同时打开多个抽屉传递信息。”项目负责人马里奥·开姆尼茨教授比喻道。实验中，基于氮化硅光子芯片的系统成功在60公里光纤中传输量子信息，验证了其与现有电信网络的兼容性。

针对长距离传输难题，团队采用“和频相关”技术追踪光子对的联合到达时间，有效抵消色散影响。实验室测试显示，该方案将安全量子链路的覆盖范围扩展至相当于200公里光纤，同时提升信号抗干扰能力。“第一项研究解决信息封装问题，第二项确保可靠传输，两者相辅相成。”开姆尼茨强调。两项技术均基于标准电信组件，为医院、政府机构等对数据安全要求高的场景提供了可行方案。

目前，研究团队正致力于缩小基础研究与实际应用的差距。“我们的目标是通过集成到现有电信基础设施的系统实现量子通信。”开姆尼茨表示。其领导的“智能光子学”小组正探索非线性光学与人工智能的交叉应用，未来或推动超快速诊断、节能光学计算等领域发展。

更多信息： Hao Yu 等，利用 d 级时间纠缠光子实现量子密钥分发，《自然通讯》(2025)。Hao Yu 等，利用非局部相关性实现色散弹性量子通信，《物理评论快报》(2025)。期刊信息： 《物理评论快报》 、 《自然通讯》