量子安全通信技術因其可以在通信雙方安全的直接共享秘密消息而備受關注。本文首先介紹了量子安全直接通信技術的基本理論和典型方案，然后對現有理論方案進行深入分析并研究了最新實驗進展以及相關通信網絡的建設，最后通過討論噪聲和實用性等問題，對量子安全直接通信技術的未來發展趨勢進行了總結與展望。

　　量子保密通信是以量子態為信息載體，利用量子糾纏效應、量子疊加等量子力學基本原理進行信息編解碼、操縱控制和安全傳輸的一種新型通信方式。量子通信結合了量子論和信息論，在物理領域內利用量子力學基本原理進行高效率高安全的通信，具有區別于經典通信依賴數學計算復雜性的物理安全性；在通信領域內基于量子隱形傳態、量子不可克隆等量子特性，利用量子測量等方法實現通信雙方的信息交流。如圖1 所示，一個量子通信模型中量子信源產生信息，量子編碼器將經典信息轉化為量子比特，以量子態的形式加載信息，隨后通過調制使量子信號能夠適應量子信道傳輸。通信過程中，需要借助經典信道進行輔助信息的交換，接收方收到信號后，經過解調、譯碼等一系列操作使量子信宿能夠接收信息。

　　目前，量子通信中應用最為廣泛的技術便是量子密鑰分發（Quantum Key Distribution， QKD），以量子密鑰分發為核心的量子保密通信技術逐步走向成熟，商用產業化得以實現，實用性得到了很好的檢驗。1984 年，美國IBM 的Bennett、加拿大Montreal 大學的Brassard 提出了BB84 量子密鑰分發協議，這是第一個量子通信協議，協議中量子信道傳輸量子密鑰，經典信道傳輸用于基矢比對測量、竊聽檢測的大量輔助信息，最終通信雙方可以50%的概率成功獲得隨機共享的密鑰。量子密鑰分發的安全性基于概率統計，通過抽樣分析測量部分量子態來判斷是否存在竊聽，若有竊聽，則放棄已有通信結果；若無竊聽，則保留已傳輸的密鑰。通信過程中，若竊聽者進行攔截再發攻擊就會有75%的概率得到正確傳輸結果，通信雙方間的錯誤率會達到25%。量子密鑰分發產生隨機密鑰后，可用于經典通信模式，即發送方利用共享的隨機密鑰加密信息，通過經典信道傳輸后由接收方解密讀取，因此，量子密鑰分發不能直接用來傳輸機密信息。

　　量子密鑰分發無法突破經典通信模型，科研工作者們便提出了量子安全直接通信，以實現機密信息的直接安全傳輸。量子安全直接通信（Quantum Secure Direct Communication， QSDC）是用量子態加載信息，綜合利用糾纏粒子的關聯性和非定域性等量子特性以及海森堡測不準原理、不可克隆定理等量子力學基本原理，借助量子信道安全無泄漏地直接傳輸機密信息的一種量子通信技術。量子安全直接通信通過建立量子信道可直接傳輸機密信息，無需事先生成密鑰，只在安全性檢測、出錯率估計時需要少量經典信息交換。機密信息加載于量子態前，通信方就應判斷出是否存在竊聽，若有竊聽，則放棄此次通信過程；若無竊聽，就開始傳輸機密信息。由此可見，量子安全直接通信也可產生隨機密鑰，實現量子密鑰分發的功能，但量子密鑰分發只能產生不涉及任何機密的隨機密鑰。