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潘建伟团队创记载实现500千米现场无中继光纤量子密钥分发

浏览: 作者: 来源: 时间:2021-07-07 分类:科技
原标题:潘建伟团队创纪录实现500公里现场无中继光纤量子密钥分发 根据中国科技大学官网6月23日消息,近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张强、陈腾云与济南量子技术研究院王向斌、刘洋等合作,采用激光注入锁定实现了428公

原题目:潘建伟团队创记载实现500千米现场无中继光纤量子密钥分发

按照中国科技年夜学官网6月23日动静,近日,中国科学手艺年夜学传授潘建伟及其同事张强、陈腾云与济南量子手艺研究院王向斌、刘洋等合作,采取激光注进锁定实现了428千米双场量子密钥分发(TF-QKD),同时操纵时频传递手艺实现了511千米TF-QKD,是今朝现场无中继光纤量子密钥分发(QKD)最远的传输间隔,在现实情况中证实了TF-QKD的可行性,并为实现长间隔光纤量子收集摊平了道路。

研究团队操纵了中科院上海微系统所尤立星小组研制的超导探测器,“济青干线”现场光缆,冲破了现场远间隔高机能单光子干与手艺。相干研究功效别离颁发于国际闻名学术期刊《物理评论快报》(6月22日登载,并被选为编纂保举文章)和《天然·光子学》(6月21日登载)上。

量子具有“量子不成克隆定理”,就是说没法做到复制一个量子态而对被复制的量子态不发生影响。而任何未授权方诡计盗取密钥的探测都可以看做是一种“克隆”,这就会带来额外的误码,这些误码会在授权用户的后处置过程当中被发现。是以,量子可以或许包管信息平安。

基于“量子不成克隆定理”,第一个QKD和谈BB84被提出,BB84和谈操纵非正交状况编码一个随秘密钥在两个授权用户之间进行分派。尔后,QKD获得普遍研究,并已成长成为现今现实利用中的成熟手艺。不外,量子的不成克隆性也使得QKD不克不及像经典光通讯那样可以经由过程光放年夜对传输进行中继,是以QKD的传输间隔会遭到光纤消耗限制。到今朝为止,QKD最长的现场测试约为90千米。

比拟传统和谈,TF-QKD和谈具有密钥率随信道透过率的平方根标准降落的上风,是以出格合适远间隔QKD。

此前,潘建伟团队已在尝试室内实现跨越500千米TF-QKD的验证。不外,这些尝试都是在尝试室中进行的,现场情况要比尝试室刻薄很多。要在现场情况实现TF-QKD极为坚苦。

尝试室中,温度、振动和人勾当引发的声音等噪声都可以被有用隔离,但在现场情况中不成避免;因为日夜温度转变会引发热胀冷缩,现场光缆长度在一天的转变总量比尝试室高两个数目级,响应的长度和偏振转变速度,也比尝试室光纤快两到三个数目级;现场光缆的消耗也高于尝试室光纤,即便对现场光缆的各个毗连点进行优化,消耗仍然比尝试室光纤高约10%;另外,现场统一光缆中的分歧光纤所传输的旌旗灯号会发生必然水平的彼此串扰,这类串扰引发的噪声,比单光子探测器的本底噪声高两个数目级以上。

现场尝试的摆设

潘建伟团队基于王向斌提出的SNS-TF-QKD(“发送-不发送”双场量子密钥分发)和谈,成长时频传输手艺和激光注进锁定手艺,将现场相隔几百千米的两个自力激光器的波长锁定为不异;再针对现场复杂的链路情况,开辟了光纤长度及偏振转变及时抵偿系统;另外,对现场光缆中其他营业的串扰,精心设计了QKD光源的波长,并经由过程窄带滤波将串扰噪声滤除;最后连系中科院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器,在现场将无中继光纤QKD的平安成码间隔推至500千米以上。

上述研究功效成功缔造了现场光纤无中继QKD最远间隔新的世界记载,在跨越500千米的光纤成码率打破了传统无中继QKD所限制的成码率极限,即跨越了抱负的探测装配(探测器效力为100%)下的无中继QKD成码极限。

该工作获得了科技部、天然科学基金委、中科院、山东省和安徽省等的帮助。

论文链接:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.250502

https://www.nature.com/articles/s41566-021-00828-5

(本文来自彭湃新闻,更多原创资讯请下载“彭湃新闻”APP)

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