中国科学家量子领域新突破!可实现城际实时“量子通话”
量子密钥分发是基于量子物理的基本原理,在通信用户之间生成安全密钥,然后通过“一次一密”的方式对信息进行加密传输,从而保证通信绝对安全。更高安全密钥率,能提升量子通信的效率。常用的点对点量子密钥分发的密钥率,会随信道的损耗呈线性衰减;双场量子密钥分发更适合远距离传输,但实现起来相对复杂,需要增设相位跟踪、频率校准等模块。2022年,尹华磊等人提出了一种新颖的异步测量设备无关量子密钥分发协议,其中的异步配对技术可大大降低系统中对激光源、相位稳定性等的严格要求,在中长距离还可实现更高的安全密钥率。
袁之良团队与尹华磊合作,将异步匹配技术应用于量子通信,研制出在200微秒时间间隔内仍可进行稳定异步双光子干涉的量子密钥分发系统,大大提高了密钥率。同时,新技术集中了两种协议的优势,可以通过更简单的架构,实现尽可能长的量子通信距离。
科研团队将“测量设备无关协议”的最大光纤传输距离从404公里提高到508公里,刷新了双光子干涉距离纪录。此外,他们还创造了城际量子密钥率的新纪录,在相距400公里处的密钥率较此前提高了6个数量级;在传输距离201公里下,量子密钥率超过每秒57000比特;传输距离306公里下,量子密钥率超过每秒5000比特。
这一科研成果,可满足语音通信等实时加密需求,也就是可以拨打城际“量子电话”。这对于商用化、高安全城际量子密钥分发系统的发展,以及助力我国构建经济高效的城际量子安全网络都具有重要意义。
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