近日，中國(guó)科大、濟(jì)南量子技術(shù)研究院聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)使用已有商用光纖鏈路，突破現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離高性能單光子干涉技術(shù)，分別采用兩種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)500公里量級(jí)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)（TF-QKD），創(chuàng)造了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸距離的新世界紀(jì)錄。

相關(guān)研究成果分別發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（被選為編輯推薦文章）和《自然?光子學(xué)》上，并被APS下屬網(wǎng)站Physics SYNOPSIS欄目和英國(guó)《新科學(xué)家》報(bào)道。

在實(shí)際應(yīng)用中，QKD的傳輸距離會(huì)受到光纖損耗的限制。相比其他協(xié)議，TF-QKD協(xié)議具有密鑰率隨信道透過(guò)率的平方根尺度下降的優(yōu)勢(shì)，適合遠(yuǎn)距離QKD。但量子信號(hào)特別“脆弱”，易受環(huán)境干擾，使得TF-QKD的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)非常困難。

最新的實(shí)驗(yàn)分別用了兩種技術(shù)方案來(lái)克服技術(shù)難題：采用激光注入鎖定實(shí)現(xiàn)了428公里TF-QKD；利用時(shí)頻傳遞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了511公里TF-QKD。研究團(tuán)隊(duì)基于SNS-TF-QKD（“發(fā)送-不發(fā)送”雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)）協(xié)議，發(fā)展激光注入鎖定技術(shù)和時(shí)頻傳輸技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)相隔幾百公里的兩個(gè)獨(dú)立激光器的波長(zhǎng)鎖定為相同；再針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的鏈路環(huán)境，開(kāi)發(fā)了光纖長(zhǎng)度及偏振變化實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)；此外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)光纜中其他業(yè)務(wù)的串?dāng)_，精心設(shè)計(jì)了QKD光源的波長(zhǎng)，并通過(guò)窄帶濾波將串?dāng)_噪聲濾除；最后，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，在現(xiàn)場(chǎng)將無(wú)中繼光纖QKD的安全成碼距離推至500公里以上。

上述研究成果成功創(chuàng)造了現(xiàn)場(chǎng)光纖無(wú)中繼QKD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QKD所限定的成碼率極限，同時(shí)，在實(shí)際環(huán)境中證明了TF-QKD的可行性，并為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。

國(guó)盾量子公司技術(shù)人員參與了上述實(shí)驗(yàn)，并為其提供了QKD硬件平臺(tái)和電子學(xué)控制系統(tǒng)。公司將繼續(xù)踐行“量子科技 產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)”理念，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新。

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