在量子通訊中，更高的秘鑰率能明顯提升量子通訊效率。上海量子信息科學(xué)研究院袁之良團(tuán)隊與北京學(xué)院化學(xué)大學(xué)副院長尹華磊合作，首次在實驗中實現(xiàn)了打破安全分辨率-距離界限的異步檢測設(shè)備無關(guān)量子秘鑰分發(fā)，成功實現(xiàn)508公里光纖量子通訊，并創(chuàng)下破紀(jì)錄的城際秘鑰率和雙光子干涉距離，可實現(xiàn)城際間實時“量子通話”。6月20日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》。
量子秘鑰分發(fā)是基于量子化學(xué)的基本原理，在通訊用戶之間生成安全秘鑰，之后通過“一次一密”的形式對信息進(jìn)行加密傳輸，因而保證通訊絕對安全。更高安全秘鑰率，能提高量子通訊的效率。常用的點對點量子秘鑰分發(fā)的秘鑰率，會隨信道的耗損呈線性衰減；雙場量子秘鑰分發(fā)更適宜遠(yuǎn)距離傳輸，但實現(xiàn)上去相對復(fù)雜，須要增設(shè)相位跟蹤、頻率校正等模塊。2022年，尹華磊等人提出了一種新穎的異步檢測設(shè)備無關(guān)量子秘鑰分發(fā)合同，其中的異步配對技術(shù)可大大減少系統(tǒng)中對激光源、相位穩(wěn)定性等的嚴(yán)格要求，在中長距離還可實現(xiàn)更高的安全秘鑰率。
袁之良團(tuán)隊與尹華磊合作，將異步匹配技術(shù)應(yīng)用于量子通訊，研發(fā)出在200毫秒時間間隔內(nèi)仍可進(jìn)行穩(wěn)定異步雙光子干涉的量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)，大大提升了秘鑰率。同時，新技術(shù)集中了兩種合同的優(yōu)勢，可以通過更簡單的構(gòu)架，實現(xiàn)盡可能長的量子通訊距離。
科研團(tuán)隊將“測量設(shè)備無關(guān)合同”的最大光纖傳輸距離從404公里提升到508公里，刷新了雙光子干涉距離紀(jì)錄。據(jù)悉量子通訊 優(yōu)點，她們還創(chuàng)造了城際量子秘鑰率的新紀(jì)錄，在相距400公里處的秘鑰率較此前增強(qiáng)了6個數(shù)目級；在傳輸距離201公里下量子通訊 優(yōu)點，量子秘鑰率超過每秒57000比特；傳輸距離306公里下，量子秘鑰率超過每秒5000比特。
這一科研成果，可滿足語音通訊等實時加密需求，也就是可以撥通城際“量子電話”。這對于商用化、高安全城際量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)的發(fā)展，以及推動我國建立經(jīng)濟(jì)高效的城際量子安全網(wǎng)路都具有重要意義。
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