511公里！我国科学家创造现场光纤量子通信新世界纪录

6月25日消息 在量子通信领域，我国科学家又带来了好消息。6月24日，中国科学院公布了一则消息：中科院院士、该校教授潘建伟及同事张强、陈腾云与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作，近期突破现场远距离高性能单光子干涉技术，采用两种技术方案分别实现428公里和511公里的双场量子密钥分发，创造了现场无中继光纤量子密钥分发传输距离的新世界纪录。 

据介绍，量子不可克隆原理保证了QKD的无条件安全性，而未知量子态的不可克隆性，也使得QKD不能像经典光通信那样，通过光放大对传输进行中继。因此，实际应用中QKD的传输距离受到光纤损耗的限制。　　

相比之下，TF-QKD协议具有密钥率随信道透过率的平方根尺度下降的优势，所以特别适合远距离QKD。　　

此前，潘建伟团队已经在实验室内实现超过500公里TF-QKD的验证，然而，在实际场景的苛刻环境下实现TF-QKD是极其困难的。实验室内温度、振动以及人活动引起的声音等噪声都可以被有效隔离，但现场环境中这些是不可避免的。　　

此外，由于现场光缆每根纤芯承载着不同的业务，同一光缆中的不同光纤所传输的信号会产生一定程度的相互串扰，这种串扰引起的噪声，比单光子探测器的本底噪声高两个数量级以上。　　

潘建伟团队基于王向斌提出的SNS-TF-QKD（“发送-不发送”双场量子密钥分发）协议，发展了时频传输技术和激光注入锁定技术，将现场相隔几百公里的两个独立激光器的波长锁定为相同；再针对现场复杂的链路环境，开发出光纤长度及偏振变化实时补偿系统；此外，对于现场光缆中其他业务的串扰，精心设计了QKD光源的波长，并通过窄带滤波将串扰噪声滤除；最后，结合上海微系统所尤立星团队研制的高计数率低噪声超导单光子探测器，在现场将无中继光纤QKD的安全成码距离推至500公里以上。　　

相关研究成果分别发表在《物理评论快报》（被选为编辑推荐文章）和《自然-光子学》上，并被APS下属网站Physics SYNOPSIS栏目和英国《新科学家》报道。