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(shù)研究院據(jù)悉，繼首次實驗驗證了遠距離雙場量子秘鑰分發(fā)可行性，在300公里真實環(huán)境的光纖中實現(xiàn)了雙場量子秘鑰分發(fā)實驗后，北京量子技術(shù)研究院王向斌院士、劉洋研究員與中國科技學(xué)院潘建偉教授團隊再度合作，實現(xiàn)了509公里真實環(huán)境光纖的雙場量子秘鑰分發(fā)（TF-QKD）。相關(guān)成果已于近期在線發(fā)表在國際權(quán)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(chuàng)造了量子秘鑰分發(fā)最遠傳輸距離新的世界紀(jì)錄。
在量子秘鑰分發(fā)（QKD）的長距離實際應(yīng)用中，信道耗損是最嚴(yán)重的限制誘因。TF-QKD借助單光子干涉作為有效偵測風(fēng)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(dāng)嚴(yán)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(jié)果實現(xiàn)長距離光纖鏈路相對相位快速甩尾的精準(zhǔn)恐怕。
該成果理論方面基于王向斌院士提出的“發(fā)送-不發(fā)送”的雙場量子秘鑰分發(fā)合同，急劇增強了系統(tǒng)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(shù)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(guān)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(tǒng)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(yōu)勢：既是檢測設(shè)備無關(guān)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(tǒng)重復(fù)頻度升級至滬寧干線等遠距離量子通訊網(wǎng)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(wǎng)路中的可信中繼數(shù)目，急劇提高光纖量子保密通訊網(wǎng)路的安全性。