(相關(guān)資料圖)
我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)千公里無中繼光纖量子密鑰分發(fā)
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校潘建偉、張強(qiáng)等與清華大學(xué)王向斌、濟(jì)南量子技術(shù)研究院劉洋、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星、張偉君等合作,通過發(fā)展低串?dāng)_相位參考信號控制、極低噪聲單光子探測器等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了光纖中1002公里點(diǎn)對點(diǎn)遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā),不僅創(chuàng)下了光纖無中繼量子密鑰分發(fā)距離的世界紀(jì)錄,也提供了城際量子通信高速率主干鏈路的方案。
遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖。(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)供圖)
量子密鑰分發(fā)基于量子力學(xué)基本原理,可以在用戶間進(jìn)行安全的密鑰分發(fā),結(jié)合“一次一密”的加密方式,進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)最高安全性的保密通信。然而,量子密鑰分發(fā)的距離一直受到通信光纖的固有損耗和探測器噪聲等因素的限制。雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議利用單光子干涉的特性,可以有效提升量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)工作距離。
據(jù)了解,在這項(xiàng)工作中,研究團(tuán)隊(duì)采用了王向斌等人提出的“發(fā)送—不發(fā)送”雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議,與長飛光纖光纜股份有限公司合作,采用了基于“純二氧化硅纖芯”技術(shù)的超低損光纖。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所發(fā)展了極低噪聲超導(dǎo)單光子探測器,研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了時(shí)分復(fù)用的雙波長相位估計(jì)方案。
該工作實(shí)現(xiàn)了最遠(yuǎn)達(dá)1002公里的雙場量子密鑰分發(fā),獲得0.0034比特每秒成碼率。對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后,在202公里光纖距離下獲得47.06千比特每秒成碼率,并且在300公里和400公里光纖距離下,獲得的成碼率相較原始“測量器件無關(guān)”量子密鑰分發(fā)提高了6個(gè)數(shù)量級。
研究人員介紹,該工作不僅驗(yàn)證了極遠(yuǎn)距離下雙場量子密鑰分發(fā)方案的可行性,也驗(yàn)證了在城際光纖距離下,采用該協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)高成碼率的量子密鑰分發(fā),適合城際量子通信主干鏈路使用。
近日,相關(guān)研究成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報(bào)》。
記者:陳諾、戴威
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