记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、张强等与清华大学王向斌、济南量子技术研究院刘洋、中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星、张伟君等合作，通过发展低串扰相位参考信号控制、极低噪声单光子探测器等技术，实现了光纤中1002公里点对点远距离量子密钥分发，不仅创下了光纤无中继量子密钥分发距离的世界纪录，也提供了城际量子通信高速率主干链路的方案。

▲远距离量子密钥分发实验系统原理图（中国科学技术大学研究团队供图）

量子密钥分发基于量子力学基本原理，可以在用户间进行安全的密钥分发，结合“一次一密”的加密方式，进而可实现最高安全性的保密通信。然而，量子密钥分发的距离一直受到通信光纤的固有损耗和探测器噪声等因素的限制。双场量子密钥分发协议利用单光子干涉的特性，可以有效提升量子密钥分发系统工作距离。

(资料图片仅供参考)

据了解，在这项工作中，研究团队采用了王向斌等人提出的“发送—不发送”双场量子密钥分发协议，与长飞光纤光缆股份有限公司合作，采用了基于“纯二氧化硅纤芯”技术的超低损光纤。中国科学院上海微系统与信息技术研究所发展了极低噪声超导单光子探测器，研究团队还发展了时分复用的双波长相位估计方案。

该工作实现了最远达1002公里的双场量子密钥分发，获得0.0034比特每秒成码率。对系统参数进行优化后，在202公里光纤距离下获得47.06千比特每秒成码率，并且在300公里和400公里光纤距离下，获得的成码率相较原始“测量器件无关”量子密钥分发提高了6个数量级。

研究人员介绍，该工作不仅验证了极远距离下双场量子密钥分发方案的可行性，也验证了在城际光纤距离下，采用该协议可以实现高成码率的量子密钥分发，适合城际量子通信主干链路使用。

近日，相关研究成果发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。

此前报道：

中国科学家刷新纪录实现百兆比特率量子密钥分发

基于量子力学原理衍生出的量子密钥分发技术，可实现原理上无条件安全的保密通信。近期，中国科学技术大学潘建伟院士、徐飞虎教授等人，开发出高速高保真度集成光子学量子态调控、高计数率超导单光子探测等关键技术，实现百兆比特率的实时量子密钥分发，将国际成码率纪录提升一个数量级，对未来量子通信的大规模应用具有重要意义。3月14日国际著名学术期刊《自然·光子学》发表了该成果。

▲高码率量子密钥分发装置图。（中国科学技术大学供图）

提高量子密钥分发的成码率，对量子保密通信的实用化起着非常重要的作用。此前，在10公里标准光纤信道下，国际学术界最高的实时成码率是每秒10兆比特。为实现更高的密钥率，需要突破系统发送端、接收端和后处理等多个技术瓶颈。

近期，潘建伟、徐飞虎研究组与中科院上海微系统与信息技术研究所、济南量子技术研究院、哈尔滨工业大学等单位科研人员合作，开发出集成光子片上高速高保真度偏振态调制技术，结合中科院上海微系统所尤立星团队新研制的八像素超导纳米线单光子探测器，实现了高计数率、高效率的单光子探测。

在上述技术突破基础上，研究团队实现了10公里标准光纤信道下每秒115.8兆比特的密钥率，较之前纪录提高了约一个数量级。系统稳定运行超过50个小时，在传输距离328公里下码率超过每秒200比特。

科研人员介绍，这项研究成果表明，量子密钥分发可实现百兆比特率的实时密钥分发，满足高带宽通信需求，对未来量子通信的大规模实际应用具有重要意义。

来源：新华网