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科技日?qǐng)?bào)記者 華凌
記者21日從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉，該研究院袁之良團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)尹華磊合作，首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)打破安全碼率-距離界限的異步測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)（也稱模式匹配量子密鑰分發(fā)），成功實(shí)現(xiàn)508公里光纖量子通信，以及破紀(jì)錄的城際密鑰率和雙光子干涉距離。這一科研成果可滿足語(yǔ)音通信等實(shí)時(shí)加密需求，即可以撥打城際“量子電話”。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
據(jù)介紹，常用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)的密鑰率，會(huì)隨信道的損耗呈線性衰減；雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)更適合遠(yuǎn)距離傳輸，但實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)復(fù)雜，需要增設(shè)相位跟蹤、頻率校準(zhǔn)等模塊。2022年，尹華磊等提出了一種新穎的“異步測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議”，其中的異步配對(duì)技術(shù)可大大降低系統(tǒng)中對(duì)激光源、相位穩(wěn)定性等的嚴(yán)格要求，在中長(zhǎng)距離還可實(shí)現(xiàn)更高的安全密鑰率。
袁之良團(tuán)隊(duì)基于“異步測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議”與新型的響應(yīng)過濾方法，研制出200微秒時(shí)間間隔內(nèi)仍可進(jìn)行穩(wěn)定異步雙光子干涉的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，首次在無須相位跟蹤技術(shù)且進(jìn)行嚴(yán)格組合安全有限密鑰分析的情況下突破安全碼率界限。
該實(shí)驗(yàn)工作實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的雙光子干涉距離和城際密鑰率，將“測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議”的最大光纖傳輸距離從404公里提高到508公里。在400公里處其密鑰率相比之前提高6個(gè)數(shù)量級(jí)，201公里與306公里處的安全密鑰率分別超過57000比特/秒與5000比特/秒，可滿足語(yǔ)音通信等實(shí)時(shí)加密需求。據(jù)悉，該研究成果對(duì)商用化、高安全城際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和我國(guó)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)高效的城際量子安全網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。
