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再創(chuàng)紀(jì)錄!實(shí)現(xiàn)無(wú)中繼千公里光纖有限碼長(zhǎng)量子密鑰分發(fā)

2023年12月26日 閱讀 800

2023年12月17日,濟(jì)南量子技術(shù)研究院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)研究所,組成研究團(tuán)隊(duì),采用低串?dāng)_相位參考信號(hào)控制、極低噪聲單光子探測(cè)器等技術(shù),在考慮有限碼長(zhǎng)效應(yīng)條件下,實(shí)現(xiàn)了1002公里光纖距離的量子密鑰分發(fā)。該工作不僅創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度條件量子密鑰分發(fā)距離的世界紀(jì)錄,通過(guò)性能優(yōu)化,也提供了城際量子通信高速率主干鏈路的方案。

量子密鑰分發(fā)技術(shù)基于量子物理,可以實(shí)現(xiàn)安全的密鑰分發(fā)。近些年,針對(duì)量子分發(fā)研究的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題,是如何提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)的工作距離。與經(jīng)典通信不同,由于量子密鑰分發(fā)利用單光子信號(hào)傳遞量子態(tài),因此不能采用光放大器等設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。因此,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)的距離嚴(yán)重受限于隨距離指數(shù)增加的光纖損耗。最近提出的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)協(xié)議大大提升了量子密鑰分發(fā)的工作距離,可實(shí)現(xiàn)類似采用單個(gè)量子中繼的密鑰分發(fā)性能。以往工作已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了最遠(yuǎn)1002公里光纖距離的量子密鑰分發(fā),但在這個(gè)極限距離下的密鑰分發(fā),做了漸進(jìn)極限的假設(shè)。現(xiàn)實(shí)條件下,由于可采集的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一定是有限的,因此必須考慮有限碼長(zhǎng)等效應(yīng),才能保證最終分發(fā)密鑰的安全性。

本次最新進(jìn)展在最遠(yuǎn)1002公里實(shí)驗(yàn)室光纖中,驗(yàn)證了考慮有限碼長(zhǎng)效應(yīng)條件下,實(shí)現(xiàn)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)的可行性,創(chuàng)造了考慮現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度條件下,光纖無(wú)中繼量子密鑰分發(fā)距離的世界紀(jì)錄。通過(guò)對(duì)202公里到505公里等較短距離的信號(hào)態(tài)光強(qiáng)、時(shí)間占空比等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)較高成碼率。例如,在202公里獲得111.74kbps成碼率。驗(yàn)證了在城際距離條件下,該協(xié)議的現(xiàn)實(shí)可用性。

編輯:俞丹   轉(zhuǎn)載自:濟(jì)南時(shí)報(bào)


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