再創(chuàng)紀錄！實現(xiàn)無中繼千公里光纖有限碼長量子密鑰分發(fā)

2023年12月17日，濟南量子技術(shù)研究院聯(lián)合中國科學技術(shù)大學、中國科學院上海微系統(tǒng)研究所，組成研究團隊，采用低串擾相位參考信號控制、極低噪聲單光子探測器等技術(shù)，在考慮有限碼長效應(yīng)條件下，實現(xiàn)了1002公里光纖距離的量子密鑰分發(fā)。該工作不僅創(chuàng)造了現(xiàn)實數(shù)據(jù)長度條件量子密鑰分發(fā)距離的世界紀錄，通過性能優(yōu)化，也提供了城際量子通信高速率主干鏈路的方案。

量子密鑰分發(fā)技術(shù)基于量子物理，可以實現(xiàn)安全的密鑰分發(fā)。近些年，針對量子分發(fā)研究的一個重點問題，是如何提高點對點量子密鑰分發(fā)的工作距離。與經(jīng)典通信不同，由于量子密鑰分發(fā)利用單光子信號傳遞量子態(tài)，因此不能采用光放大器等設(shè)備對信號進行放大。因此，點對點量子密鑰分發(fā)的距離嚴重受限于隨距離指數(shù)增加的光纖損耗。最近提出的雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議大大提升了量子密鑰分發(fā)的工作距離，可實現(xiàn)類似采用單個量子中繼的密鑰分發(fā)性能。以往工作已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)了最遠1002公里光纖距離的量子密鑰分發(fā)，但在這個極限距離下的密鑰分發(fā)，做了漸進極限的假設(shè)。現(xiàn)實條件下，由于可采集的數(shù)據(jù)長度一定是有限的，因此必須考慮有限碼長等效應(yīng)，才能保證最終分發(fā)密鑰的安全性。

本次最新進展在最遠1002公里實驗室光纖中，驗證了考慮有限碼長效應(yīng)條件下，實現(xiàn)雙場量子密鑰分發(fā)的可行性，創(chuàng)造了考慮現(xiàn)實數(shù)據(jù)長度條件下，光纖無中繼量子密鑰分發(fā)距離的世界紀錄。通過對202公里到505公里等較短距離的信號態(tài)光強、時間占空比等參數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)較高成碼率。例如，在202公里獲得111.74kbps成碼率。驗證了在城際距離條件下，該協(xié)議的現(xiàn)實可用性。

編輯：俞丹   轉(zhuǎn)載自：濟南時報