桂運安 科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊韓正甫教授及其合作者近期實現(xiàn)了833公里光纖量子密鑰分發(fā)，將安全傳輸距離世界紀錄提升了200余公里，向?qū)崿F(xiàn)千公里陸基量子保密通信邁出重要一步。該成果1月17日在線發(fā)表于《自然·光子學》。
量子密鑰分發(fā)基于量子物理的基本原理，在信息安全層面上提供了竊聽可感知的密鑰分發(fā)手段。光量子是量子信息的天然載體，但線路中不可避免的損耗限制了量子密鑰分發(fā)的安全距離，也是制約廣域量子保密通信網(wǎng)絡部署和應用的關(guān)鍵因素之一。因此，如何延長光量子密鑰分發(fā)直接傳輸?shù)陌踩嚯x，成為當前極具挑戰(zhàn)的難點和焦點之一。
2018年，英國科學家提出的雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議突破了原有的理論極限，但其理論的完善和實驗技術(shù)的開拓極具挑戰(zhàn)性。郭光燦、韓正甫研究組在2019年首先提出了免相位后選擇的雙場類協(xié)議，并首次在300公里光纖信道中驗證了此類協(xié)議的可行性。
經(jīng)過2年多的探索，郭光燦、韓正甫團隊提出了改進的四相位調(diào)制雙場協(xié)議，并進一步提升了獨立光源的鎖相穩(wěn)頻技術(shù)、高帶寬信道相位補償技術(shù)、高信噪比的單光子探測信號甄別技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，將光纖雙場量子密鑰分發(fā)的安全傳輸距離延長至833公里。
相比于國內(nèi)外其他研究團隊工作，該成果不僅將光纖量子密鑰分發(fā)距離從500多公里大幅提升至833公里，而且將安全碼率提升了50～1000倍，為實現(xiàn)千公里量級陸基廣域量子保密通信網(wǎng)絡邁出重要一步。
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