2023年12月17日，濟(jì)南量子技術(shù)研究院聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)研究所，組成研究團(tuán)隊(duì)，采用低串?dāng)_相位參考信號(hào)控制、極低噪聲單光子探測(cè)器等技術(shù)，在考慮有限碼長(zhǎng)效應(yīng)條件下，實(shí)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(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度條件量子密鑰分發(fā)距離的世界紀(jì)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(shí)現(xiàn)安全的密鑰分發(fā)。近些年，針對(duì)量子分發(fā)研究的一個(gè)重點(diǎn)問題，是如何提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(hào)傳遞量子態(tài)，因此不能采用光放大器等設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。因此，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)的距離嚴(yán)重受限于隨距離指數(shù)增加的光纖損耗。最近提出的雙場(chǎng)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(shí)現(xiàn)類似采用單個(gè)量子中繼的密鑰分發(fā)性能。以往工作已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了最遠(yuǎn)1002公里光纖距離的量子密鑰分發(fā)，但在這個(gè)極限距離下的密鑰分發(fā)，做了漸進(jìn)極限的假設(shè)。現(xiàn)實(shí)條件下，由于可采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一定是有限的，因此必須考慮有限碼長(zhǎng)等效應(yīng)，才能保證最終分發(fā)密鑰的安全性。

本次最新進(jìn)展在最遠(yuǎn)1002公里實(shí)驗(yàn)室光纖中，驗(yàn)證了考慮有限碼長(zhǎng)效應(yīng)條件下，實(shí)現(xiàn)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)的可行性，創(chuàng)造了考慮現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度條件下，光纖無中繼量子密鑰分發(fā)距離的世界紀(jì)錄。通過對(duì)202公里到505公里等較短距離的信號(hào)態(tài)光強(qiáng)、時(shí)間占空比等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)較高成碼率。例如，在202公里獲得111.74kbps成碼率。驗(yàn)證了在城際距離條件下，該協(xié)議的現(xiàn)實(shí)可用性。

編輯：俞丹   轉(zhuǎn)載自：濟(jì)南時(shí)報(bào)