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突破500公里!我国科学家创造现场光纤量子通信新世界纪录

前瞻网    2021-06-25 10:10

近日,中国科学技术大学教授潘建伟及同事张强、陈腾云与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作,近期突破现场远距离高性能单光子干涉技术,采用两种技术方案分别实现428公里和511公里的双场量子密钥分发,创造了现场无中继光纤量子密钥分发传输距离的新世界纪录。相关研究成果分别发表于国际著名学术期刊《物理评论快报》(被选为编辑推荐文章)和《自然·光子学》上,并被APS下属网站Physics SYNOPSIS栏目和英国《新科学家》报道。

突破500公里!我国科学家创造现场光纤量子通信新世界纪录

测试现场的鸟瞰图:Alice 位于济南济南量子技术研究所;Bob 位于青岛的互联网数据中心(IDC)机房;第三方测量由 Charlie 在临沂的一个房间内完成,距离 Alice 223 公里,距离 Bob 205 公里。

传统的量子密钥分发(QKD)传输距离受到光纤损耗的限制,而双场量子密钥分发(TF-QKD)则具有密钥率随信道透过率的平方根尺度下降的优势,所以特别适合远距离QKD。

此前,潘建伟团队已经在实验室内实现超过500公里TF-QKD的验证,然而,在实际场景的苛刻环境下实现TF-QKD是极其困难的。实验室内温度、振动以及人活动引起的声音等噪声都可以被有效隔离,但现场环境中这些是不可避免的。除此之外,光缆的损耗、不同光缆之间的干扰,都会影响实验效果。

在王向斌提出的SNS-TF-QKD(“发送-不发送”双场量子密钥分发)协议基础上,潘建伟团队利用中科院上海微系统所尤立星小组研制的超导探测器,基于“济青干线”现场光缆,在现场将无中继光纤QKD的安全成码距离推至500公里以上。

这一研究成果成功创造了现场光纤无中继QKD最远距离新的世界纪录,在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继QKD所限定的成码率极限,即超过了理想的探测装置(探测器效率为100%)下的无中继QKD成码极限,并在实际环境中证明了TF-QKD的可行性,并为实现长距离光纤量子网络铺平了道路。

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责任编辑: 4126TJ

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