突破500公里！我國科學家創造現場光纖量子通信新世界紀錄

記者從中國科學技術大學獲悉，中科院院士、該校教授潘建偉及同事張強、陳騰云與濟南量子技術研究院王向斌、劉洋等合作，近期突破現場遠距離高性能單光子干涉技術，采用兩種技術方案分別實現428公里和511公里的雙場量子密鑰分發，創造了現場無中繼光纖量子密鑰分發傳輸距離的新世界紀錄。

量子的“不可克隆”原理，理論上保證了量子通信的安全性，但量子特性也使得量子通信不能像傳統光通信那樣，通過中繼放大信號，因此量子通信的光纖傳輸距離受到信號損耗的限制。

雙場量子密鑰分發是一種新技術，適合于實現遠距離量子通信。但量子信號特別脆弱，實際應用場景中的聲音、震動、溫度變化等都會產生干擾，同時光纜的熱脹冷縮效應，以及同一光纜中不同光纖間的信號串擾等，都使得現場實現非常困難。

近期，潘建偉團隊在連接山東濟南與青島的“濟青干線”現場光纜上，基于王向斌提出的“發送—不發送”雙場量子密鑰分發協議，研發出時頻傳輸技術和激光注入鎖定技術，將現場相隔幾百公里的兩個獨立激光器的波長鎖定為相同。再針對現場復雜的鏈路環境，開發了光纖長度及偏振變化實時補償系統，并精心設計了量子密鑰分發光源的波長，通過窄帶濾波將串擾噪聲濾除。

結合中科院上海微系統所尤立星小組研制的高計數率低噪聲單光子探測器，他們將現場無中繼光纖量子密鑰分發的安全成碼距離擴展至500公里以上。

據介紹，上述研究成果成功創造了現場光纖無中繼量子密鑰分發距離的新世界紀錄，超過500公里的光纖成碼率打破了傳統無中繼量子密鑰分發所限定的成碼率極限。在實際環境中證明了雙場量子密鑰分發的可行性，為實現長距離光纖量子網鋪平了道路。

日前，國際著名學術期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》分別發表了他們的研究成果。