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2023年03月14日
【香港中文网】中國科大實現百兆比特率量子密鑰分發

(香港文匯網記者 趙臣 合肥報道)

高碼率量子密鑰分發裝置圖。中國科學技術大學供圖。

從中國科學技術大學獲悉,該校潘建偉、徐飛虎等與上海微系統所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業大學等單位的科研人員合作,首次在國際上實現百兆比特率的實時量子密鑰分發,實驗結果將此前的成碼率紀錄提升一個數量級。

據介紹,量子密鑰分發(QKD)基於量子力學基本原理,可以實現原理上無條件安全的保密通信。提高QKD的成碼率對其實用化起着至關重要的作用。高碼率可為更多用戶提供服務,實現大數據共享、分布式存儲加密等高帶寬需求的應用。此前國際上最高的實時成碼率是10Mb/s(10公里標準光纖信道下)。為了實現更高的密鑰率,需要解決系統發送端、接收端和後處理等技術瓶頸。在發送端,高碼率QKD需要高保真度的量子態調製,然而現有QKD系統在高速調製下會產生較高誤碼率;在接收端,同時具有高效率和高計數率能力的單光子探測器不可或缺,超導納米線單光子探測器(SNSPD)具有高效率和低噪聲的優點,但其計數率通常受到較長恢復時間的限制。

潘建偉、徐飛虎研究組發展了集成光子片上高速高保真度偏振態調製技術,系統重頻達到2.5 GHz,量子比特誤碼率優於0.35%;結合中科院上海微系統所尤立星團隊最新研製的八像素SNSPD,實現了高計數率、高效率的單光子探測,在每秒輸入5.5億個光子時仍能保持62%的探測效率;同時,研究組發展了偏振反饋控制、高速後處理模塊等。在上述技術突破的基礎上,研究團隊實現了10公里標準光纖信道下115.8 Mb/s的密鑰率,較之前紀錄提高了約一個數量級;系統穩定運行超過50個小時,在傳輸距離328公里下碼率超過200b/s。

上述研究成果表明,QKD可實現百兆比特率的實時密鑰分發,滿足高帶寬通信需求,對未來量子通信的大規模實際應用具有重要意義。該成果於3月14日在線發表於國際著名學術期刊《自然-光子學》(Nature Photonics)雜誌。

責任編輯: 蔡洋子


来源:两岸 2023-03-14 15:59:52

https://www.wenweipo.com/s/202303/14/AP64102978e4b0b6003c016b3e.html


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