中国科大等再创光纤量子密钥分发安全传输距离世界纪录

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿带领的中科院量子信息重点实验室，在量子密钥分发的研究方面取得重要进展。该实验室的教授韩正甫及合作者王双、银振强、何德勇、陈巍等，实现了830公里光纤信道量子密钥分发，将安全传输距离的世界纪录提升了200余公里，向实现千公里陆基量子保密通信迈出了重要的一步。1月17日，相关研究成果在线发表在NaturePhotonics上。

量子密钥分发基于量子物理的原理，在信息论安全的层面上提供了窃听可感知的密钥分发手段。光量子是量子信息的天然载体，但线路中不可避免的损耗限制了量子密钥分发的安全距离，这是制约广域量子保密通信网络部署和应用的关键因素之一。因此，如何延长光量子密钥分发直接传输的安全距离，成为当前颇具挑战的难点和焦点之一。

2018年，研究提出的双场协议，突破了原有的理论极限，但其理论的完善和实验技术的开拓极具挑战性。2019年，郭光灿、韩正甫研究组首先提出了免相位后选择的双场类协议【Physical Review Applied, 11, 034053(2019)】，并首次在300公里光纤信道中验证了此类协议的可行性【Physical Review X, 9, 021046(2019)】。

经过2年多的探索，郭光灿、韩正甫团队提出了改进的四相位调制双场协议，并进一步提升了独立光源的锁相稳频技术、高带宽信道相位补偿技术以及高信噪比的单光子探测信号甄别技术等关键技术，将光纤双场量子密钥分发的安全传输距离延长至830公里以上。相比于国内外其他研究团队的工作，该成果不仅将传输距离从五、六百公里大幅提升至八百余公里，而且将安全码率提升了50～1000倍，为实现千公里量级陆基广域量子保密通信网络迈出了重要一步。

研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院、教育部和安徽省的支持。上海大学等参与研究。

论文链接

郭光灿、韩正甫团队成果与国内外其他团队成果的对比