人物 | 龙桂鲁:量子通信的硬核突破与温暖征途
近日,新华网量子频道走进北京量子科学信息研究院,专访研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁,探究量子直接通信、量子计
北京天工旺量子科技有限公司源自清华大学、北京量子院和滑铁卢大学,是专注以量子直接通信技术为核心的量子通信技术研发与产业化的硬科技企业,致力于服务国家信息安全战略,推动关键技术自主可控与规模化应用——让信息安全抵达,让百业合和共信,让万域长稳久安。
量子计算正在逼近经典加密的失效线。信息安全需要物理级的答案,而物理级的答案,已经垒了二十五年。
为什么国际主流防务与金融战略正在从单纯的 QKD 演进到 QSDC?核心在于安全闭环与中继信任成本:
| 比较维度 | 经典商密网络 (IPsec / TLS) | 量子通信 1.0 (QKD 密钥分发) | 量子通信 2.0 (天工旺 QSDC) |
|---|---|---|---|
| 安全理论基石 | 数学计算复杂度假设(RSA/ECC) | 量子不确定性 + 经典对称加密 | ✓ 纯物理定律 信息论可证明安全 |
| 传输业务机制 | 明文直接经算法加密后传输 | 两步走:量子信道传随机密钥,普通信道传密文 | ✓ 一步直通 业务载荷直接编码于单光子 |
| 广域中继信任需求 | 各跳路由必须解密或持有证书 | 强依赖“可信中继”(中继节点存有明文密钥,物理被控即全网破防) | ✓ 无需可信中继 (SRN) 中继只转发波形、读不到明文 |
| 抗“先存后解”威胁 | 极度危险(当前截获数据2035全部遭破解) | 较好(经典密文仍可能被长期存储与侧信道渗透) | ✓ 绝对反窃听 窃听即产生扰动并熔断,截获只有乱码 |
| 现有网络适配性 | 原生兼容现有光纤 | 需配套繁杂的密钥管理中心与同步协议 | ✓ 即插即用 轻语端机外挂标准光纤,零网络改造 |
清华大学龙桂鲁团队提出两步量子安全直接通信协议,开创国际 QSDC 理论先河,开辟无需协商密钥的直传新赛道。
量子互联网七阶段演进路线。在量子中继成熟之前,广域量子安全当下即可部署——安全中继网络 SRN,第 4 步:光纤延时线替代量子存储,无需等待存储器成熟。
全球首款商用 QSDC 端机——一台,就是量子直传的起点。即插即用,外挂现有光通信网络,光纤零改造,底层协议纯国产自主。
端机与端机互联,生长为多节点量子直通系统——多类型终端接入,可扩展,可组建广域网。
系统跨城互联,织成无需信任的安全中继网络——密文量子直传,中继只转发、读不到明文,从一城到万域。
选择您的传输跨度与业务类型,智能推演轻语端机台数、安全中继架构及落地周期:
从一次技术交流开始,把物理级绝对安全的量子直接通信,接入你的网络。
信息本身直接加载于量子态传输——无需密钥分发,窃听即感知。源自清华大学 QSDC 原创理论体系(2000 年提出)。
物理级安全不是口号——自 2005 年起,龙桂鲁团队以二十年、14 篇以上系统性证明构建 QSDC 的数学地基,方法学分三级跃迁:
20 年 系统性证明 · 14+ 篇 · 发表于 Light Science & Applications / Science Bulletin / IEEE Communications Letters
安全表述遵循学术口径——信息论安全、可证明、持续演进,开放接受全球学界检验。
信息直接加载于量子态传输,无需密钥分发。104.8km 点对点直传。
安全根基为物理定律(量子不可克隆+测量扰动),非计算假设。QBER<0.1%。
即发即达,免密钥协商/累积环节。适配指令控制与实时协同场景。
窃听即扰动、即感知、即告警,截获只得乱码——发现+不泄露双层。
DL04 实现路线:信息加载于单个光子——轻语端机的底层协议。
· 中继无需信任(PQC
加密+量子直传,中继只碰密文、读不到明文)
· 无量子存储运行(光纤延时线替代存储器——当下即可部署的技术根因;量子中继路线尚卡在存储器成熟)
·
端到端安全(明文从不出经典信道)
· 攻防一体(通信与窃听监测同一条信道)
光纤零改造,端机外挂部署,入户光纤即可接入。
直传即保密,无须另叠一套经典加密设备。
QSDC+QKD+PQC,客户不锁死在单一路线。
底层协议完全自主,供应链国产。
Long & Liu, Phys. Rev. A (2002). 全球首个提出在不预先协商密钥的前提下、将机密载荷直接编码并传输于量子态的理论协议。
Deng & Long, Phys. Rev. A (2004). 确立单光子序列直传机理,避开高维纠缠对物理环境的苛刻要求,成为轻语端机的工程底座。
Long, Lu et al., Light: Sci. & Appl. (2022). 龙桂鲁 · 陆建华团队合作首次实现 100km 光纤低噪声直传,荣获顶级期刊封面与 Nature 系列专文亮点推荐。
Long et al., Sci. Adv. (2025). 突破单光子探测与高频相位调制上限,实现长距离声码器级实时语音与大额资金报文毫秒级直传。
新一代量子安全通信终端,即插即用。外挂现有光通信网络,复用已有光纤——入户光纤即可接入,升级成本极低。
符合电信级机房机架标准,工业级航空铝散热风道,静音低功耗设计。
单模光纤适配,插损容限高达 20dB(实网衰减 70km~100km 免中继)。
支持标准以太网管理口、外挂独立物理密钥锁舌与远程安全网管协议。
国产 SPAD 单光子探测阵列与高速 FPGA,内建硬件低延迟声码器模块。
| 指标 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 传输距离 | ≥100 km | 标准光纤 · 产品标称 |
| 安全通信速率 | 4 kbps | 产品标称 |
| 承载业务 | 文本 · 图片 · 实时话音 | 低速率声码器级话音 |
| 安全等级 | 信息论安全 | 基于物理定律,非计算假设 |
| 支持协议 | QSDC + QKD + PQC | 三协议兼容 |
| 组网模式 | 点对点 / 安全中继组网 | — |
| 接入方式 | 标准光纤接口 | 即插即用 |
| 对照 · 学术纪录 | 2.38 kbps @ 104.8 km | 龙桂鲁团队 · Science Advances 2025 · 非产品参数 |
基于 QSDC 的多节点网络系统——支持多节点、多类型终端接入,可扩展、可组建广域网,远期演进至城际互联与星地一体。
密文经量子信道直传,中继只转发、读不到明文——广域组网无需可信中继。复用现有光纤资源,端机外挂部署,无需新建专用光网络。
痛点挑战:大额跨境资金清算与跨行对账依赖经典加密,面临量子算力破译与长期截获破解威胁。
方案架构:主备数据中心直接部署轻语端机,核心清算报文载荷编码单光子直接传输。
核心价值:窃听 100% 实时阻断感知,全链路单向时延 < 1ms,杜绝任何中间人篡改。
痛点挑战:变电站远动控制与跳闸合闸指令若遭侧信道伪造或重放攻击,将危及电网整体安全。
方案架构:变电站调度节点外挂轻语端机,基于现有电力 OPGW 光缆实现调度指令实时量子直传。
核心价值:指令级防重放、防伪造,测量即坍缩告警,保障国家能源动脉绝对可信。
痛点挑战:传统行政专线物理搭线窃听难以察觉,跨城中继节点存在明文泄露隐患。
方案架构:采用 SRN 安全中继网络跨城互联,中继节点仅处理密文波形路由,全程明文不落地。
核心价值:无惧中继节点物理失控,提供声码器级实时加密话音与机要公文秒级直达。
痛点挑战:海量高价值大模型权重与国家战略数据要素跨域迁移,面临网络嗅探与存后破译风险。
方案架构:枢纽节点间组建高速 QSDC 直接通信集群,结合多光波复用构建端到端直通网络。
核心价值:打破算力中心数据孤岛,确保核心知识产权与战略资产在物理层不可窃听。
量子安全是长周期承诺——从部署那天起,我们与你的网络同行。
定期巡检与维保计划,保障链路长期稳定运行。
端机固件持续迭代,安全能力随技术演进更新。
全天候应急响应机制,关键链路故障即时处置。
按硬件售价 15–20%/年,政企长周期友好。
商业银行同城双活大额资金清算报文长期依赖专人押运或易遭截获破译的公网专线,在“先存后解”破译面前存在高危盲区。
在同城主备数据中心之间开辟单光子直接通信专线,资金清算指令与业务护钥“一步到位、直传即保密”,零可信中继泄密风险。
评估客户机房地理跨度、业务协议类型(话音/清算/公文)及现有光纤路由情况。
资深工程师携带高精度 OTDR 仪表实地测定链路衰减,确保总插损 ≤ 20dB。
标准 2U 设备机架上电,双路 LC/PC 接入光纤配线架,零改造客户现有网络交换架构。
注入实时业务联调,模拟物理窃听触发即时熔断,出具第三方权威安全验证验收报告。
联合体交付:与金融机构、国家电网及电信运营商共同申报重点专项与商用示范;
渠道生态共建:面向政企安全集成商开放轻语端机标准化 API 与适配网关;
科研技术协同:持续深度协同清华大学、滑铁卢大学与北京量子院,技术演进始终保持全球领先。
国家队学术公信力、权威媒体报道与前沿硬核技术辨析,第一时间呈现。
经典-量子融合算法求解NP-complete复杂性难题取得里程碑突破,破解组合优化瓶颈,开创量子计算少算新范式。
信息通信前沿技术标准化论坛上,龙桂鲁详解QDC标准进展,下一代量子直接通信网络标准出炉,筑牢国家物理级保密防线。
汇集国家级通讯社、主流财经央媒、顶级学术期刊与行业学会全方位报道
近日,新华网量子频道走进北京量子科学信息研究院,专访研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁,探究量子直接通信、量子计
清华大学物理系教授、北京量子院副院长龙桂鲁接受广播电视信息专访,深度阐述量子计算、量子通信与量子精密测量三大战略方向的产业交汇。
信息通信前沿技术标准化论坛上,龙桂鲁详解QDC标准进展,标志着中国量子保密通信标准话语权再落一子。从芯片工艺到大网交换的全面规划,展现了中国对下一代量子网络的前瞻布局。
光子盒前沿观察:详解量子安全直接通信(QSDC)在免除密钥存储、一步直传明文载荷方面的技术原理,揭秘保密通信的硬核底座。
新华社量子频道走进北京量子信息科学研究院,专访研究院副院长、清华大学教授龙桂鲁,探究量子直接通信从理论创新到产业落地的坚实跨越。
近日,清华大学物理系龙桂鲁教授团队与北京量子信息科学研究院等单位合作,在量子计算求解复杂性难题领域取得新进展。相关成果以封面论文形式发表于Nature Computational Science 2026年8月刊,并同步发表了受邀撰写的题为“Quantum scaling advantage using reduced search in an NP-complete problem”的 Research Briefing(研究简报)专文报道。研究背景与核心方法在有噪声中等规模量子(NISQ)时代,量子优化算法多采用启...
从工程样机亮相,到主题路演;从产业资源对接,到权威媒体关注——坤煜量子在HICOOL 2026集中展示了清华原创量子成像技术走向工程化、产业化的最新进展。一起回顾这场连接技术、场景与未来的创新之旅。
神奇的量子通信
Fundamental Research | 龙桂鲁、王敏等:基于数字证书的量子通信网络高效接入认证
量子优化被质疑二十年,北京量子院这篇封面论文给出了最硬的一份证据。而它最有杀伤力的组件,是个不折不扣的经典算法。
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中国财富网报道:龙桂鲁团队百公里量子安全直接通信突破实用化瓶颈,全链路核心器件自主可控,为关键金融通信筑起铜墙铁壁。
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只有量子才能“打败”量子
量观知元学术聚焦:龙桂鲁教授团队研发的新型量子求解器突破组合优化求解瓶颈,成果作为封面文章发表于《Nature Computational Science》。
中华龙氏风采报道:专访清华大学教授龙桂鲁,回溯其带领团队在量子直接通信领域历经二十余年自主攻坚、打破国外垄断的科研报国历程。
量子计算冲击 NP-complete 问题,关键一步竟然来自经典算法。
联合国教科文组织(UNESCO)为庆祝量子力学诞生100周年,在2025年“国际量子科学技术年”(IYQ)框架
2026年中国光学学会学术大会宣布特邀报告人:清华大学龙桂鲁教授将就量子安全直接通信与量子信息前沿作大会主旨报告。
2026年通信理论与技术学术会议在南京举行:聚焦后量子密码与量子直接通信演进趋势,研讨面向6G的内生安全通信网络架构。
清华大学物理系官方发布:龙桂鲁教授课题组在量子计算求解NP-complete复杂性难题领域取得突破,为组合优化问题提供强大量子加速。
非平衡量子动力学与解析数论的桥梁
《物理与工程》前沿综述:全面梳理量子安全直接通信自2000年概念提出至今二十五年的协议演进、关键器件创新与网络工程化实践。
为庆祝量子力学诞生100周年,推动全球合作并应对科学技术领域的重大挑战,联合国大会将2025年定为“国际量子科
为响应校研团“百年接力、强国有我——我们这十年”主题教育活动,物理系研团总支与各课题组合作,展示课题组在近十年的发展和成果,扬时代新风,彰院系特色。本期介绍的是龙桂鲁课题组。
喀什地区电子信息产业技术研究院官方动态:北京量子院副院长龙桂鲁教授带队调研交流,共商边疆数字信息安全与先进保密通信产业示范应用。
《前瞻科技》杂志综述与述评:龙桂鲁、魏世杰等专家系统展望全球量子算法研究现状,制定并剖析国家量子信息未来十年战略路线图。
HENU未来技术学院交流动态:清华大学龙桂鲁教授莅临学院作学术报告,围绕量子科技产学研融合与拔尖创新人才培养深入座谈。
英文版SCI影响因子7.6,Q1区,中科院一区TOP;中文核心期刊,SCOPUS检索,CCF/CAA/CIC/CAAI A刊,入选F5000,欢迎关注!
有了用量子态来做介质的直接通信,可以在有窃听和噪声的信道下做到可靠和安全的通信。
将黎曼猜想定义为特定温度发生的相变。
各位读者早上好!欢迎阅读8月25日第99期“每日量子新闻”。本栏目将带您快速回顾过去24小时国内外量子科技领域的最新动态。
担心网上银行密码泄露?量子科技守护你的信息安全。
量子通讯
龙桂鲁,北京量子信息科学研究院副院长、清华大学教授。
在有噪声中等规模量子(NISQ)时代,量子优化算法多采用启发式,缺乏解析复杂度证明。因此,证明量子优势的核心指标在于通过标度比较,证明量子资源的需求增长速度慢于最优秀的经典算法。
ADI编委龙桂鲁教授入选联合国教科文组织国际量子科学技术年“量子百人”全球榜单
“量子光学与量子技术”专题亮点文章 | 北京量子信息科学研究院龙桂鲁、张飞昊:量子控制在氮-空位色心测量系统中的应用
通信世界5·17世界电信日专题:清华大学龙桂鲁教授指出,百公里光纤直接通信突破标志着量子安全直接通信正式跨入实用化新阶段。
量子通信作为未来保障通信安全的关键技术之一,已经被各国广泛关注并大力发展,这一领域是我国在高新技术研究与应用领域与国际发展保持同步并且有望实现弯道超越、引领未来的突破口。
距离我们使用量子通信还有多远?
北京量子信息科学研究院和清华大学联合团队魏世杰博士、李行博士和龙桂鲁教授的全量子本征求解器,经过发展和完善,有望成为普遍使用的通用量子化学计算平台。
百公里内任何窃听瞬间触发警报,无惧后量子计算破译威胁,中国掌握信息网络物理安全新高地。
中国发展改革报道:星地量子直接通信系统模块级验证完成,向星地一体化广域量子保密通信网络迈出决定性关键一步。
今日新材料前沿导读:解析清华大学龙桂鲁教授团队登上《Nature Computational Science》封面的重大突破,聚焦量子计算求解复杂难题新进展。
5G与6G专业刊物报道:从百公里直传世界纪录到轻语端机问世,中国量子直接通信(QSDC)正稳步迈向政企骨干网与特种专网实际应用。
不打太极、不玩文字游戏,直面关键机理与行业路线对比。
传统 QKD 网络采用“可信中继”,中继节点必须先解密出明文密钥再重新加密转发,一旦中继站点被物理控制或植入侧信道木马,全链路密钥即告破防。天工旺创新的 SRN(安全中继网络)将抗量子数学密码(PQC)与物理量子直接通信深度融合,中继节点只负责光量子波形路由与密文转发,从始至终不持有解密私钥,中继即使彻底失控也无法触碰任何明文,彻底消除中继泄露风险。
差在“直接”二字。QKD(量子密钥分发)本身并不直接传输任何业务数据,它仅仅是用量子信道分发一串随机数密钥,实际业务数据依然要走普通经典信道,是“分步割裂”的;而 QSDC(量子安全直接通信)直接将业务机密载荷(话音、公文、清算报文)调制在单光子量子态上传输,一步到位,攻防合一,窃听即感知、截获即乱码。
在严谨的现代物理与密码学中,没有任何技术可以脱离物理模型声称无条件的“绝对安全”。QSDC 的安全表述严格遵循学术界公认的“信息论安全(Information-Theoretic Security)”,其安全性根植于量子不可克隆定理与海森堡测不准原理:窃听者的探测行为必然会引起信道量子误码率(QBER)异常升高,从而被系统百分之百实时感知并熔断丢弃,信息泄露量严格为零,不依赖任何计算复杂度假设。
面对“先存后解(Harvest Now, Decrypt Later)”的现实威胁:第一,立刻梳理涉及 10~30 年长期保密周期的战略数据资产清单;第二,在跨数据中心核心骨干链路上率先试点部署外挂式 QSDC 轻语端机,实现关键节点物理级加固;第三,采用“QSDC + PQC”双轨兼容过渡架构,确保既能平滑对接现有网络,又能免除未来反复换代的重复建设成本。
两步走的传统路线中,生成密钥与消费密钥存在时间差,且必须在收发两端各自维护高风险的密钥池(Key Pool),密钥池极易受到内存侧信道渗透;一步直传的 QSDC 免去了密钥协商、存储与同步开销,机密数据在发出瞬间即被物理定律保护,即发即达,天然适配军工调度跳闸、大额资金毫秒清算等对时延和完整性有极端苛刻要求的实网场景。
完全可以。轻语端机内置了电信级低速率硬件声码器芯片,可将人声高保真压缩至 1.2kbps ~ 2.4kbps 的语音流。在天工旺实测的 4kbps 传输带宽下,不仅能够稳定承载双向低延迟端到端保密通话,还能同时并发传输关键身份签名、机要指令与高精度定位信令。
2000年清华原创提出概念 → 2002年PRA奠基论文确立框架 → 2004年DL04单光子协议开辟工程化道路 → 2005年高维方案 → 2016年单光子实验验证 → 2019年首个通信系统 → 2020年首台实用样机 → 2022年突破百公里 → 2025年Science Advances刊载104.8km/2.38kbps世界纪录。整整25年,中国科学家走完了从理论萌芽到产业领跑的全程。
天工旺轻语端机立足于工程实用化。设备采用标准 1550nm C 波段单模光,无论是租用运营商暗纤,还是复用既有骨干网的空余波道,只需将光纤跳线直接插入端机双路 LC/PC 接口即可,完全无需开挖道路重铺光缆,也不改变局域网内部既有网络交换协议,保护用户原有重资产投入。
北京天工旺量子科技有限公司成立于 2025 年,是专注以量子直接通信技术为核心的量子通信技术研发与产业化的硬科技企业,致力于服务国家信息安全战略,推动关键技术自主可控与规模化应用——让信息安全抵达,让百业合和共信,让万域长稳久安。
公司核心技术为量子安全直接通信(QSDC):信息直接编码于光量子态传输,窃听即感知、截获即乱码。理论由清华大学龙桂鲁教授团队 2000 年原创提出,二十五年从理论走向实用化——2020 年国际首台样机 · 2022 年百公里传输 · 2025 年速率提升 4760 倍创世界纪录。
清华大学物理系教授、北京量子信息科学研究院副院长。量子安全直接通信(QSDC)理论与 DL04 协议提出者。英国物理学会会士(IOP Fellow)、美国物理学会会士(APS Fellow)、国家杰出青年科学基金获得者。曾获国家自然科学二等奖、IBM 全球杰出学者奖及 2025 国际量子年「Quantum 100」荣誉。
毕业于加拿大滑铁卢大学(量子计算研究所 IQC 所在地)量子信息与纳米技术双硕士项目。兼具国际量子前沿学术视野与产业化工程管理经验,主导推动了 QSDC 轻语商用端机研发、SRN 安全中继组网方案落地以及金融商业银行联合体示范应用。
深度依托清华大学物理系与北京量子信息科学研究院(BAQIS)的顶尖科研梯队与国家级超净实验室平台,汇聚密码学、微纳光子学与高速嵌入式通信领域的数十名博士研发骨干,底层技术持续迭代演进。
坚守“关键技术 100% 自主可控”的底层红线,端机整机与光学器件全产业链国产化。面向国家重大信息安全战略与关键信息基础设施防护,构建自主专利池与国家行业标准体系。
北京中关村 · 与源自清华的 QSDC 产业化团队并肩,把二十五年的理论送进百业的机房。
以国家安全战略为使命——做有国家分量、不可替代的硬核攻关工作。
首款商用 QSDC 端机、首个商业银行实网应用——产出的每一步皆是新纪录。
2000年理论奠基,2025年全面产业化——你接棒的是最壮阔的下一程。
在世界纪录级技术上做产业化——你的日常起点,是别人论文的终点。
Science Advances 权威刊载:三年通信速率跃升 4760 倍。在高速爆发期加入,你做的事都被成倍放大。
QSDC 系统与光学设计 · 物理/光学/电子背景,硕士及以上。
端机固件与实时通信系统 · C/C++、FPGA 或实时系统经验。
金融/能源/政务行业拓展 · 政企大客户经验优先。
品牌叙事与技术内容运营 · 理工科背景加分。