【安徽日报】我科学家实现300公里双场量子密钥分发 有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础 2019-09-10

本报讯(记者 桂运安)我科学家在光纤中实现300公里双场量子密钥分发,这是实用双场量子密钥分发的重要里程碑。记者9月8日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟院士团队与清华大学、中科院上海微系统所等单位合作,在300公里真实环境的光纤中实现双场量子密钥分发实验,并验证700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性,有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。相关研究成果9月5日在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。

量子密钥分发对于实现最高安全性的保密通信,具有非常重要的理论和现实意义。但由于通信光纤损耗和探测器噪声等原因,量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高成码率。目前,安全性最高的测量设备无关的量子密钥分发系统,最远成码距离是潘建伟团队于2016年实现的404公里。

最近,英国科学家提出一种新型双场量子密钥分发方案,巧妙地利用单光子干涉的特性,将成码率与距离的关系从一般量子密钥分发的线性关系提升至平方根的水平,可以获得远超过一般量子密钥分发方案的成码距离,且理论上可以获得远高于一般量子密钥分发方案的成码率,为远距离、高性能量子密钥分发提供了新的方向。然而,实验实现双场量子密钥分发方案的条件极其苛刻。

本研究中,清华大学团队提出基于“发送-不发送”的双场量子密钥分发方案,大大提高对相位噪声的容忍能力并严格证明了安全性。潘建伟团队发展了高速高稳定性的相位锁定技术、高性能调制与链路相位估计方案,利用中科院上海微系统所研制的低噪声超导纳米线单光子探测器,实现了双场量子密钥分发方案的实验验证。本研究在现实环境下相位剧烈变化的300公里光纤信道上,实现了双场量子密钥分发,在考虑统计涨落及有限长度分析等重要理论要求后,在300公里处密钥生成率达到2016年实验的50倍,并打破了一般无中继量子密钥分发方案的最高成码率理论极限。


安徽日报 2019年09月09日

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