-
我国完整实现300公里双场量子密钥分发
据中国科学技术大学网站消息,近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、刘洋与清华大学王向斌、中科院上海微系统所尤立星等人合作,在发展快速高稳定性激光频率锁定技术与高计数率低噪声单光子探测器的基础上,在300公里真实环境的光纤中实现了双场量子密钥分发实验。相关研究成果于9月5日(北京时间)在线发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》杂志上(Phys. Rev. Lett. 123, 100505 (2019))。这项成果不仅完整实现了300公里的双场量子密钥分发,也验证了700公里以上光纤远距离量子密钥分发的可行性,有望成为新一代远距离城际量子密钥分发的基础。
“发送-不发送”双场QKD示意图
量子密钥分发(QKD)可以在用户间进行非常高安全性的密钥分发,进而实现最高安全性的保密通信,具有非常重要的理论和现实意义。但是限于通信光纤的损耗和探测器的噪声等原因,量子密钥分发系统通常只能在100公里内获得较高成码率。目前安全性最高的测量设备无关的量子密钥分发系统,最远成码距离是潘建伟团队于2016年实验实现的404公里。最近,英国东芝公司的科学家提出了一种新型的量子密钥分发方案:双场量子密钥分发(Twin-Field QKD)方案,巧妙地利用单光子干涉的特性,将成码率与距离的关系从一般量子密钥分发的线性关系提升至平方根的水平,因此可以获得远超过一般量子密钥分发方案的成码距离,并且理论上可以获得远高于一般量子密钥分发方案的成码率,为远距离、高性能量子密钥分发提供了新的方向。
然而,实验实现双场量子密钥分发方案的条件极其苛刻。该方案利用单光子干涉,为了保证干涉的稳定性,需要通信双方独立光源的波长差不能高于10 kHz的水平(比光子本身的频率低10个量级),并且在经过百公里以上的传输后需要控制光纤引起的相位差不高于0.3弧度(需要远小于光子波长)。
本研究中,王向斌教授提出了基于“发送-不发送”的双场量子密钥分发方案,大大提高了对相位噪声的容忍能力并严格证明了安全性;潘建伟、张强实验小组发展了高速高稳定性的相位锁定技术、高性能调制与链路相位估计方案,利用中科院上海微系统所研制的低噪声超导纳米线单光子探测器,实现了双场量子密钥分发方案的实验验证。本研究在现实环境下相位剧烈变化的300公里光纤信道上,实现了双场量子密钥分发,在考虑统计涨落及有限长度分析等重要理论要求后,在300公里处,密钥生成率达到2016年实验的50倍,并打破了一般无中继量子密钥分发方案的最高成码率理论极限。同现有已发表的双场QKD实验相比,本研究是唯一的考虑了有限码长效应的实验。此外,联合团队也分析了在提高探测器性能等条件下,该方案可以进行超过700公里的远距离量子密钥分发。
本工作验证了远距离双场量子密钥分发方案的可行性,证明该方案具有远距离、高成码率等性能,非常适合在城际量子密钥分发主干链路使用。该工作被《物理评论快报》审稿人评论为“实用双场量子密钥分发的重要里程碑”,被《物理评论快报》选为“编辑推荐”论文,并被美国物理学会的Physics杂志进行了专题亮点报道。
上述研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、教育部、中国科学院、安徽省和济南市的支持。
- 责任编辑: 于文凯 
-
三沙市谋划建设永兴岛水源工程
2019-09-11 15:27 -
两大本土GaN外延片项目宣布投产
2019-09-11 15:22 -
中科院:严肃查处学术不端 真正起到震慑效果
2019-09-11 14:51 -
上海交大孙宝德教授团队突破关键技术助力中国特高压电网建设
2019-09-11 14:48 -
联发科上演王者归来?
2019-09-11 14:45 -
P30上了PPT,安卓机玩过的技术,新苹果“致创新”尴尬了
2019-09-11 07:46 手机 -
Intel瞧不上Windows on ARM:兼容性差、不支持64位
2019-09-10 19:33 -
OPPO Reno2发布,主打视频拍摄,沈义人微博回应质疑
2019-09-10 17:43 商业 -
美分析师期待苹果新机带来2亿升级潮:大部分来自中国
2019-09-10 16:55 苹果新“品” -
中国工程院院士:新型可重复使用载人飞船正在研制
2019-09-10 15:44 -
“复兴”机车家族又添新成员
2019-09-10 15:42 -
RISC-V产业化与开发者论坛:深度赋能下一代信息技术
2019-09-10 13:42 -
国产替代红利下,长电科技迎来了新的成长机会
2019-09-10 13:35 -
这家公司将会是国产氢氟酸的希望?
2019-09-10 13:23 -
台积电:先进工艺对原物料就近供应需求变高,大陆材料业机遇到来
2019-09-10 13:06 -
中兴通讯:5G基站在全球发货已超过5万个
2019-09-10 13:04 -
余承东:华为Mate 30/Pro将在中国首卖
2019-09-10 09:12 -
Mate 30系列不会搭载GMS 余承东:会有解决方案
2019-09-10 08:40 -
中国单光子探测器探测效率超百分之九十
2019-09-10 07:11 -
杨振宁:过去120年伟大的科学成就都是从基础科学开始的
2019-09-09 21:04
相关推荐 -
美政客发出邀请组团“抗中”,印度拒绝了 评论 129江西就“鼠头鸭脖事件”成立联合调查组 评论 513“正式递交申请” 评论 88高考统一用笔“漏墨断水”,这些河南考生很委屈 评论 559普京:乌克兰反攻已开始,但未能实现任何预定目标 评论 374最新闻 Hot
-
三部门就惩治网暴公开征求意见,这些情况应从重处罚!
-
布林肯在沙特称:没让任何人在中美间选边站,但是…
-
欧盟达成“历史性”协议,违者按人头罚款15.4万以“充公”
-
为向国会要钱,美助理防长炒作“中国核威胁”
-
“澳将先接收两艘美军现役核潜艇,然后购买一艘新潜艇”
-
“沙特脸上笑嘻嘻,私下曾威胁让美国‘大出血’”
-
亚裔考生“美国高考”几乎拿下满分,被六大名校拒之门外
-
拒绝被引渡到美国,阿桑奇在英发起“最后一搏”
-
美英签署“大西洋宣言”,妄称“中国占西方便宜”
-
到底邀不邀请中国?
-
又盯上中国无人机了
-
德国果然成了欧元区的“害群之马”
-
继众议院后,美参议院也要给中国戴“发达国家”帽子?
-
美媒称中国要在古巴建间谍基地 美国古巴同时辟谣
-
朔尔茨:我们决心支持乌克兰加入欧盟,但…
-
特朗普又要被起诉?
-