科技商報記者王延斌
通信員禚昌巖田珊
3月3日，科技商報記者從北京量子技術研究院據悉，繼首次實驗驗證了遠距離雙場量子秘鑰分發可行性，在300公里真實環境的光纖中實現了雙場量子秘鑰分發實驗后，北京量子技術研究院王向斌院士、劉洋研究員與中國科技學院潘建偉教授團隊再度合作，實現了509公里真實環境光纖的雙場量子秘鑰分發（TF-QKD）。相關成果已于近期在線發表在國際權威刊物《物理評論快報》上，王向斌院士和張強院士為論文共同通信作者。該成果成功創造了量子秘鑰分發最遠傳輸距離新的世界紀錄。
在量子秘鑰分發（QKD）的長距離實際應用中，信道耗損是最嚴重的限制誘因。TF-QKD借助單光子干涉作為有效偵測風波，使安全成分辨率隨信道衰減的平方根線性增長，甚至可以在無中繼的情形下輕松突破QKD成分辨率線性界限。但是，TF-QKD的施行條件相當嚴苛，要求兩個遠程獨立激光器的單光子級干涉，同時須要通過單光子偵測結果實現長距離光纖鏈路相對相位快速甩尾的精準恐怕。
該成果理論方面基于王向斌院士提出的“發送-不發送”的雙場量子秘鑰分發合同，急劇增強了系統對相位噪音的容忍能力；實驗方面張強院士團隊采用了時頻傳輸技術量子通訊距離，將兩個獨立的遠程激光器的波長鎖定為相同，并借助附加相位參考光來恐怕光纖的相對相位快速甩尾，確保了檢測元件無關的安全屬性。最終在實驗室外將QKD安全成碼距離成功拓展至509公里，打破了傳統無中繼QKD所限定的絕對理論成分辨率極限。同時，與其他雙場QKD實驗相比，該研究在安全性上擁有奇特優勢：既是檢測設備無關的量子通訊距離，又充分考慮了有限碼長下的安全性。假如將系統重復頻度升級至滬寧干線等遠距離量子通訊網路中采用的1GHz，在300公里處，成分辨率可達5kbps，這將大量降低骨干光纖量子通訊網路中的可信中繼數目，急劇提高光纖量子保密通訊網路的安全性。