科学家实现1千公里量子密钥分发保证安全通信的加密技术

发布时间：2023-06-19 09:30:55 所属栏目：动态来源：转载

导读： 　　中国科学院中国科学技术大学（USTC）的科学家及其来自清华大学、济南量子技术研究所和上海微系统与信息技术研究所（SIMIT）的合作者已经实现了1，002公里距离的点对点长距离量子密钥分

　　中国科学院中国科学技术大学（USTC）的科学家及其来自清华大学、济南量子技术研究所和上海微系统与信息技术研究所（SIMIT）的合作者已经实现了1，002公里距离的点对点长距离量子密钥分发（QKD）。该成就不仅创造了新的世界非中继量子通讯纪录,同时提供了一种新型城市间量子通信方法。

　　QKD基于量子力学原理，可在两个远程方之间实现安全密钥分发。当与“一次性”加密方法结合使用时，它可以实现机密通信的最高安全级别。然而，QKD的距离受到信道损耗和系统噪声等因素的限制。

　　实验中证明了使用发送或不发送（SNS）协议的双场QKD（TF-QKD），改善了从线性η到平方根η的关键速率和信道透射率之间的关系。因此，它可以实现比传统QKD协议更长的安全距离。

　　为了实现长距离QKD，研究团队与长江光纤光缆股份有限公司（YOFC）合作，采用基于纯二氧化硅核心技术的超低损耗光纤，实现了0.16 dB/km的最大衰减。 SIMIT成功开发了一系列超低噪声高灵敏度的超导单光子大型中微子探测器。

　　通过在40 K和2.2 K的温度下实施多个滤波器来抑制由热辐射引起的暗计数，单光子探测器的噪声降低到0.02 cps左右。此外，该团队还开发了一种双波段相位估计方案，以避免自发拉曼散射噪声，将系统噪声降低到0.01 Hz以下。

　　基于上述技术发展，该团队在创纪录的1，002公里距离内实现了TF-QKD，关键速率为0.0034 bps。这项工作不仅验证了SNS-TF-QKD方案在极远距离下的可行性，而且证明了该协议可以在许多实际场景中实现高密钥速率。

　　这项研究的成功对安全量子通信的发展具有重要意义。它为长距离量子密钥分发开辟了新的可能性，为实现高速际量子通信网络铺平了道路。该研究团队利用超导材料制成的光子晶体，可以在一定程度上克服传统光子晶体存在的问题，使其具有更强的抗干扰能力。

（编辑：成都站长网）

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