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我國科研團隊實現(xiàn)重大突破:刷新城際量子密鑰率紀(jì)錄

2025年02月24日 閱讀 200

         近日,一則振奮人心的消息從科研領(lǐng)域傳來,北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團隊與南京大學(xué)物理學(xué)院副教授尹華磊展開緊密合作,在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域取得重大突破,首次在實驗上實現(xiàn)了打破安全碼率 - 距離界限的異步測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)(也稱“模式匹配量子密鑰分發(fā)”),成功實現(xiàn) 508 公里光纖量子通信,創(chuàng)造了破紀(jì)錄的城際密鑰率和雙光子干涉距離。

         量子密鑰分發(fā)作為保障信息安全的重要技術(shù)手段,一直以來受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的點對點量子密鑰分發(fā)(QKD),其密鑰率會隨著信道的損耗呈線性衰減,限制了其在長距離通信中的應(yīng)用。雙場量子密鑰分發(fā)(TF - QKD)雖能使密鑰率以信道衰減的平方根線性下降,受到極大關(guān)注并取得一定成功,但該協(xié)議系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜,通常需要相位跟蹤、頻率校準(zhǔn)等模塊來保證穩(wěn)定的長距離單光子干涉。

         在這樣的背景下,尹華磊等于 2022 年提出一種新穎的異步測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)(Asynchronous MDI - QKD)協(xié)議。該協(xié)議通過經(jīng)典后處理實現(xiàn)時間復(fù)用,構(gòu)建了雙光子貝爾態(tài),建立起 MDI - QKD 與 TF - QKD 之間的橋梁。后測量配對技術(shù)可大大降低 TF - QKD 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)更高的安全密鑰率。

         袁之良團隊基于異步測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議與新型的響應(yīng)過濾方法,經(jīng)過不懈努力,研制出在 200 微秒時間間隔內(nèi)仍可進行穩(wěn)定異步雙光子干涉的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。此次突破意義重大,首次在無需相位跟蹤技術(shù)且進行了嚴(yán)格的組合安全有限密鑰分析的情況下突破了安全碼率界限。

         該研究成果對商用化、高安全城際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和我國構(gòu)建經(jīng)濟高效的城際量子安全網(wǎng)絡(luò)具有不可估量的重要意義。這一突破為未來的信息安全保障提供了更為堅實的技術(shù)支撐,有望推動量子通信技術(shù)在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為我國在全球量子信息領(lǐng)域的競爭中贏得了重要的一席之地。

         相信在科研人員的不斷探索與努力下,量子密鑰分發(fā)技術(shù)將取得更多突破,為信息時代的安全保駕護航,讓我們共同期待量子通信技術(shù)在未來綻放更加絢爛的光彩。


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