中国科学家量子领域新突破！可实现城际实时“量子通话”

2023-06-24 01:44:58 来源：北京日报客户端收藏

(资料图)

在量子通信中，更高的密钥率能显著提高量子通信效率。北京量子信息科学研究院袁之良团队与南京大学物理学院副教授尹华磊合作，首次在实验中实现了打破安全码率-距离界限的异步测量设备无关量子密钥分发，成功实现508公里光纤量子通信，并创下破纪录的城际密钥率和双光子干涉距离，可实现城际间实时“量子通话”。6月20日，相关研究成果发表在《物理评论快报》。

量子密钥分发是基于量子物理的基本原理，在通信用户之间生成安全密钥，然后通过“一次一密”的方式对信息进行加密传输，从而保证通信绝对安全。更高安全密钥率，能提升量子通信的效率。常用的点对点量子密钥分发的密钥率，会随信道的损耗呈线性衰减；双场量子密钥分发更适合远距离传输，但实现起来相对复杂，需要增设相位跟踪、频率校准等模块。2022年，尹华磊等人提出了一种新颖的异步测量设备无关量子密钥分发协议，其中的异步配对技术可大大降低系统中对激光源、相位稳定性等的严格要求，在中长距离还可实现更高的安全密钥率。

袁之良团队与尹华磊合作，将异步匹配技术应用于量子通信，研制出在200微秒时间间隔内仍可进行稳定异步双光子干涉的量子密钥分发系统，大大提高了密钥率。同时，新技术集中了两种协议的优势，可以通过更简单的架构，实现尽可能长的量子通信距离。

科研团队将“测量设备无关协议”的最大光纤传输距离从404公里提高到508公里，刷新了双光子干涉距离纪录。此外，他们还创造了城际量子密钥率的新纪录，在相距400公里处的密钥率较此前提高了6个数量级；在传输距离201公里下，量子密钥率超过每秒57000比特；传输距离306公里下，量子密钥率超过每秒5000比特。

这一科研成果，可满足语音通信等实时加密需求，也就是可以拨打城际“量子电话”。这对于商用化、高安全城际量子密钥分发系统的发展，以及助力我国构建经济高效的城际量子安全网络都具有重要意义。

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