科技工作者之家
科界APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2020-03-04
内容来源:中国科学院
近日,中国科学技术大学潘建伟、张强、陈腾云等与清华大学王向斌、马雄峰合作,突破远距离独立激光相位干涉技术,分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发(TF-QKD)和相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)。相关研究成果分别于近期发表在国际学术期刊《物理评论快报》(并被选为“编辑推荐”文章)和《自然-光子学》上。
在量子密钥分发(QKD)的长距离实际应用中,信道损耗是最严重的限制因素。现有的测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)采用双光子复合事件作为有效探测事件,使其安全成码率随信道衰减线性下降,在无量子中继的情形下,安全成码率受线性界限的约束,而TF-QKD利用单光子干涉作为有效探测事件,使安全成码率随信道衰减的平方根线性下降,甚至可以在无中继的情形下轻松突破QKD成码率线性界限。
然而,TF-QKD实施的技术要求相当苛刻,因为它要求两个远程独立激光器的单光子级干涉,同时需要通过单光子探测结果实现长距离光纤链路相对相位快速漂移的精准估计。此外TF-QKD需要同时满足高计数率、高效率及超低暗计数的单光子探测器。在相关的这两项研究中,潘建伟实验小组分别基于王向斌提出的“发送-不发送”的TF-QKD协议和马雄峰提出的PM-QKD协议,发展时频传输技术和激光注入锁定技术,将两个独立的远程激光器的波长锁定为相同,并利用附加相位参考光来估计光纤的相对相位快速漂移。结合中科院上海微系统与信息技术研究所研制的高计数率低噪声单光子探测器,最终在实验室内将QKD的安全成码距离推至500公里以上。
上述研究成果成功创造了地基量子密钥分发最远距离新的世界纪录,在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继QKD所限定的成码率极限,即超过了理想的探测装置(探测器效率为100%)下的无中继QKD成码极限。如果将系统重复频率升级至京沪干线等远距离量子通信网络中采用的1GHz,在300公里处,成码率可达5kbps,这将大量减少骨干光纤量子通信网络中的可信中继数量,大幅提升光纤量子保密通信网络的安全性。
该工作得到科技部、自然科学基金委、中科院和安徽省等的资助。
论文链接:1 2
中国科大等实现500公里地基量子密钥分发
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202003/t20200304_4736403.shtml
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
未来大奖物质科学奖获奖人潘建伟——学渣的逆袭人生
吴清海、谢军、方向做客人民网强国论坛——谈计量如何为质量强国提供保障
【研途】光学小课堂——光子晶体光纤
Advanced Photonics:基于空心光纤的高维度量子关联光子传输
Nature论文给硅量子比特架上“光纤”
我国单光子量子雷达完成远程探测试验
光量子探测利器—超导纳米线单光子探测技术 | 本周物理学讲座
使用光纤电缆探测地震
可以探测单光子的新型约瑟夫森结,有望改善量子通信
拓扑光子晶体光纤:单偏振单模的宽带设计