我们的科学家实现了千公里无中继光纤量子密钥的分发
科技日报记者 吴长锋。密钥 记者27日从中国科技大学获悉,科学潘建伟、家实继光张强与清华大学王向斌、现千纤量济南量子技术研究所刘杨、公里上海微系统与信息技术研究所、无中张伟军合作,密钥通过开发低串扰相参考信号控制、科学极低噪声单光子探测器技术,家实继光实现光纤1002公里点对点远距离量子密钥分发,现千纤量它不仅创造了光纤无中继量子密钥分发距离的公里世界纪录,而且还提供了城际量子通信高速主链路的无中解决方案。《物理评论快报》最近发表了相关研究成果。密钥《物理评论快报》最近发表了相关研究成果 量子密钥分发(QKD)基于量子力学的科学基本原理,用户之间可以安全地分发密钥,家实继光结合“一次一密”的加密方法,实现最高安全性的保密通信。然而,量子密钥的分布距离受到通信光纤固有损耗和探测器噪声的限制。双场量子密钥分发(TF-QKD)协议利用单光子干扰的特点,将成码率与距离的关系从一般量子密钥分发的线性关系提高到平方根的水平,从而获得远远超过一般量子密钥分发方案的成码距离。 在这项工作中,研究小组采用了王向斌提出的“发送-不发送”双重量子密钥分发协议,在实际情况下有效地提高了量子密钥分发系统的工作距离。研究团队与长飞光纤光缆有限公司合作,采用基于“纯二氧化硅纤维芯”技术的超低损伤光纤,实现每公里0.16分贝以下的量子信道光纤链路。中国科学院上海微系统与信息技术研究所开发了极低噪声超导单光子探测器,将单光子探测器的噪声降低到0.02秒,通过在40开尔文和2.2开尔文温区进行多级滤波来抑制热辐射引起的暗计数。 研究小组还开发了双波长相位估计方案,避免了同波长参考光二次瑞利散射、不同波长参考光自发拉曼散射等噪声影响,将链路噪声降低到0.01赫兹以下。 在上述技术发展的基础上,实现了最高1002公里的双场量子密钥分发,获得了0.0034比特的每秒成码率。优化系统参数后,在202公里光纤距离下获得每秒47.06千比特的成码率,在300公里光纤距离和400公里光纤距离下,获得的成码率比原来的“测量器件无关”量子密钥分发高出6个数量级。这项工作受到审稿人的高度评价,认为这项工作是“量子密钥分发技术的新里程碑”,这是该领域极其重要的进展。 据研究人员介绍,该工作不仅验证了双场量子密钥分发方案在远距离下的可行性,而且验证了在城际光纤距离下,该协议可以实现高成码率的量子密钥分发,适用于城际量子通信的主要链路。 (中国科技大学供图)。
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