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近日,我国科学家在远距离量子通信领域研究取得重要进展——实现了300公里真实环境光纤中的双场量子密钥分发。

相关研究成果于5日(北京时间)在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》杂志上。

中国科学技术大学7日发布消息称,这一成果近日由该校潘建伟及其同事张强、刘洋与清华大学王向斌、中国科学院上海微系统所尤立星等人合作完成,不仅完整实现了300公里的双场量子密钥分发,也验证了700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性,有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。

量子密钥分发可以在用户间进行非常高安全性的密钥分发,进而实现最高安全性的保密通信,但是限于通信光纤的损耗和探测器的噪声等原因,量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高成码率。

“发送-不发送”双场QKD示意图

最近,英国东芝公司的科学家提出一种新型的量子密钥分发方案:双场量子密钥分发方案,巧妙地利用单光子干涉的特性,可获得远超过一般量子密钥分发方案的成码距离,并且理论上可以获得远高于一般量子密钥分发方案的成码率,为远距离、高性能量子密钥分发提供了新的方向。

然而,实验实现双场量子密钥分发方案的条件极其苛刻。

中国研究团队从多个方面实验验证了双场量子密钥分发方案后,在现实环境下相位剧烈变化的300公里光纤信道上,实现了双场量子密钥分发,并打破一般无中继量子密钥分发方案的最高成码率理论极限。此外,研究团队也分析了在提高探测器性能等条件下,该方案可以进行超过700公里的远距离量子密钥分发。

该工作被《物理评论快报》审稿人评论为“实用双场量子密钥分发的重要里程碑”。

论文:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.100505 

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