近日，上海交通大學金賢敏課題組實現了首個海水量子通信實驗，觀察到了光子極化量子態和量子糾纏可以在高損耗和高散射的海水中保持量子特性，國際上首次實驗驗證了水下量子通信的可行性，這標志著向未來建立水下以及空海一體量子通信網絡邁出了重要一步。該成果于8月以“邁向自由空間海水中的量子通信”為題的長文發表在國際光學領域著名期刊《光學快報》（Optics Express）上，并被選為編輯推薦（Editors’Pick）。  

該工作發表后立即被國際科學雜志NewScientist以“首個水下量子糾纏將導致不可破譯通信技術”為題進行了報道，加拿大量子衛星項目負責人Thomas Jennewein指出，雖然以前也討論過水下量子通信的想法，但是迄今還沒有看到任何人做過這樣的實驗。同日，TheNextWeb（TNW）以“科學家發展了基于海水傳態的不可破譯通信技術”為題進行了報道。FQXI將該工作視為繼墨子號量子衛星之后，中國在量子通信領域取得的又一里程碑工作。之后，GIZMODO，USweekly，RealClearScience也進行了跟蹤報道。   

量子通信技術是以單光子為信息載體，結合量子疊加和量子不可克隆等量子力學基本物理原理，與通信與系統、計算機科學，以及光科學與工程等學科交叉融合發展起來的新一代信息技術。量子通信有望幫助人類實現真正意義的無條件安全的保密通信，在未來的金融、軍事、公共信息安全等方面展現出極大的發展前景，已成為未來信息技術發展的重要戰略性方向之一。基于光纖和自由空間大氣信道的量子通信已經被證明是可行的，近年來得到了長足的發展。然而覆蓋了地球70%的海洋是否可以被用作量子信道仍然是未知的。缺少了海洋，全球化的量子通信網是不完整的。該工作展示了實現量子通信技術的“上天、入地、下海”的未來圖景是可期的。  

金賢敏指出，相比于光纖和大氣，海水中懸浮物和鹽度等對光子導致的散射和損耗效應要大得多，因此，量子態能否在海水信道中存活，什么樣量子態適合在海水中傳輸而不發生退相干，都是不清楚的。其實，海水也有個光子傳輸時損耗較低的藍綠窗口，并且這個波段仍然是商用單光子探測器可以探測的。另外，考慮到海水的各向同性，在各種光子自由度中，他們選擇了光子的極化作為信息編碼的載體。通過模擬，他們還展示了在非常大的損耗和散射情況下，極化編碼的光子只會丟失，而不會發生不可接受的量子比特翻轉。也就是說，即使經歷了海水巨大的信道損耗，只要有少量的單光子存活下來，仍然可以被用于建立安全密鑰。  

目前的結果顯示水下量子通信可達到距離是在幾百米量級，雖然相比于光纖和大氣信道較短，但是能對水下百米量級的潛艇和傳感網絡節點等進行保密通信已經在軍事和高商業機密的領域很有用了。設想，即使是從水下幾米深的地方對衛星和飛行器進行保密通信，也比之前認為海水是個絕對的屏障和禁區更進了一步。金賢敏指出，目前只是朝著水下量子通信邁出了第一步，離實現可實用化的水下、空海一體的量子通信連線和網絡還有很多工作要做，但是前景可期。