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

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。

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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