中國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)500公里級(jí)光纖量子通信傳輸

記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士團(tuán)隊(duì)近期與清華大學(xué)、山東濟(jì)南量子技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)合作，實(shí)現(xiàn)了500公里級(jí)真實(shí)環(huán)境光纖的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)和相位匹配量子密鑰分發(fā)，傳輸距離達(dá)到509公里，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》和《自然·光子學(xué)》日前發(fā)表了相關(guān)研究成果。

量子密鑰分發(fā)是實(shí)現(xiàn)高安全性量子保密通信的基礎(chǔ)，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。但限于通信光纖損耗和探測(cè)器噪聲等原因，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通常只能在100公里內(nèi)獲得較高的成碼率。

近期，潘建偉等科學(xué)家組成聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，在傳輸協(xié)議、傳輸技術(shù)、探測(cè)器研制等領(lǐng)域，取得一系列突破。他們結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所研制的高計(jì)數(shù)率低噪聲單光子探測(cè)器，最終在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)將量子秘鑰分發(fā)的安全成碼距離推至500公里以上。

上述研究成果成功創(chuàng)造了地基量子密鑰分發(fā)最遠(yuǎn)距離新的世界紀(jì)錄，在超過(guò)500公里的光纖成碼率打破了傳統(tǒng)無(wú)中繼量子秘鑰分發(fā)所限定的成碼率極限，即超過(guò)了理想的探測(cè)裝置（探測(cè)器效率為100%）下的無(wú)中繼量子秘鑰分發(fā)成碼極限。

研究團(tuán)隊(duì)表示，如果將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重復(fù)頻率升級(jí)至“京滬干線”等遠(yuǎn)距離量子通信網(wǎng)絡(luò)中采用的1GHz，那么在300公里處的成碼率可達(dá)5kbps。這將大幅減少骨干光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)中的可信中繼數(shù)量，并顯著提升光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。