我国再创光纤量子密钥分发安全传输距离世界纪录

2022-01-20 16:44

中国科学技术大学郭光灿院士团队韩正甫教授及其合作者王双、银振强、何德勇、陈巍等，近期实现833公里光纤量子密钥分发，将安全传输距离世界纪录提升了200余公里，向实现千公里陆基量子保密通信迈出重要一步。相关研究成果于1月17日在线发表在国际知名学术期刊《Nature Photonics》上。

量子密钥分发基于量子物理的基本原理，在信息安全层面上提供了窃听可感知的密钥分发手段。光量子是量子信息的天然载体，但线路中不可避免的损耗限制了量子密钥分发的安全距离，也是制约广域量子保密通信网络部署和应用的关键因素之一。因此，如何延长光量子密钥分发直接传输的安全距离，成为当前极具挑战的难点和焦点之一。

2018年，英国科学家提出的双场量子密钥分发协议突破了原有的理论极限，但其理论的完善和实验技术的开拓极具挑战性。郭光灿、韩正甫研究组在2019年首先提出了免相位后选择的双场类协议，并首次在300公里光纤信道中验证了此类协议的可行性。

郭光灿、韩正甫团队成果与国内外其他团队成果的对比

经过2年多的探索，郭光灿、韩正甫团队提出了改进的四相位调制双场协议，并进一步提升了独立光源的锁相稳频技术、高带宽信道相位补偿技术、高信噪比的单光子探测信号甄别技术等关键技术，将光纤双场量子密钥分发的安全传输距离延长至833公里。相比于国内外其他研究团队工作，该成果不仅将光纤量子密钥分发距离从500多公里大幅提升至833公里，而且将安全码率提升了50～1000倍，为实现千公里量级陆基广域量子保密通信网络迈出重要一步。