新纪录！光纤量子保密通信可支撑远距离实际应用

近日，中国科学技术大学潘建伟、张强、陈腾云等与清华大学王向斌、马雄峰合作，突破远距离独立激光相位干涉技术，分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发。相关成果分别发表在国际学术期刊《物理评论快报》和《自然·光子学》上。

在量子密钥分发的长距离实际应用中，信道损耗是最严重的限制因素。双场量子密钥分发使安全成码率随信道衰减的平方根线性下降，甚至可以在无中继的情形下轻松突破量子密钥分发成码率线性界限。然而，其实施技术要求相当苛刻，要求两个远程独立激光器的单光子级干涉，同时需要通过单光子探测结果实现长距离光纤链路相对相位快速漂移的精准估计。此外，双场量子密钥分发需要同时满足高计数率、高效率及超低暗计数的单光子探测器。

在这两项研究中，结合中科院上海微系统与信息技术研究所研制的高计数率低噪声单光子探测器，潘建伟实验小组与合作团队在实验室内将量子密钥分发的安全成码距离推至500公里以上，创造了地基量子密钥分发最远距离新的世界纪录，在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继量子密钥分发所限定的成码率极限，即超过了理想的探测装置下的无中继量子密钥分发成码极限。

相关研究人员在接受人民网记者采访时表示：“这一工作意味着300公里无可信中继、覆盖面积约达十万平方公里量级的量子保密通信已可支撑实际应用：如果将系统重复频率升级至京沪干线等远距离量子通信网络中采用的1GHz，在300公里处，成码率可达5kbps。”