国内科学家实现509公里真实环境光纤双场量子密钥分发

3日，记者从济南量子技术研究院得知，时隔首次实验检验了远距离双场量子密钥发给可行性，在300公里现实环境的光纤中构建了双场量子密钥发给实验后，济南量子技术研究院王向斌教授、刘洋研究员与中国科学技术大学潘建伟院士团队再度合作，构建了509公里现实环境光纤的双场量子密钥发给（TF-QKD）。涉及成果已于近日在线公开发表在国际期刊《物理评论快报》上，王向斌教授和张强教授为论文联合通讯作者。该成果顺利建构了量子密钥发给更远传输距离新的世界纪录。

　　在量子密钥发给（QKD）的长距离实际应用于中，信道损耗是最相当严重的容许因素。TF-QKD利用单光子干预作为有效地观测事件，使安全性成码率随信道波动的平方根线性上升，甚至可以在无中继的情形下精彩突破QKD成码率线性界限。然而，TF-QKD的实行条件非常严苛，拒绝两个远程独立国家激光器的单光子级干预，同时必须通过单光子观测结果构建长距离光纤链路比较振幅较慢飘移的精准估算。　　该成果理论方面基于王向斌明确提出的发送到不发送到双场量子密钥发给协议，大幅提高了系统对振幅噪声的忽视能力；实验方面张强团队使用了时频传输技术，将两个独立国家远程激光器的波长瞄准为完全相同，并利用可选振幅参照光来估算光纤的比较振幅较慢飘移，保证了测量器件牵涉到的安全性属性。

最后在实验室内将QKD安全性成码距离顺利扩展至509公里，超越了传统无中继QKD所限定版的意味著理论成码率无限大。同时，与其他双场QKD实验比起，该研究在安全性上享有独有优势：既是测量设备牵涉到的，又充分考虑了受限码长下的安全性。

如果将系统反复频率升级至京沪干线等远距离量子通信网络中使用的1GHz，在300公里处，成码率平均5kbps，这将大量增加骨干光纤量子通信网络中的可靠中继数量，大幅度提高光纤量子保密通信网络的安全性。

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