6月24日,從濟南量子技術(shù)研究院獲悉,日前,濟南量子技術(shù)研究院與中國科技大學合作,突破現(xiàn)場遠距離高性能單光子干涉關(guān)鍵技術(shù),采用兩種不同技術(shù)方案,分別實現(xiàn)428公里和511公里的雙場量子密鑰分發(fā),創(chuàng)造了現(xiàn)場無中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸距離的新世界紀錄。

　　量子的“不可克隆”原理,理論上保證了量子通信的安全性,但量子特性也使得量子通信不能像傳統(tǒng)光通信那樣,通過中繼放大信號,因此量子通信的光纖傳輸距離受到信號損耗的限制。

　　雙場量子密鑰分發(fā)是一種新技術(shù),適合于實現(xiàn)遠距離量子通信。此前,濟南量子技術(shù)研究院團隊已經(jīng)在實驗室內(nèi)實現(xiàn)超過500公里雙場量子密鑰分發(fā),但由于量子信號特別脆弱,實際應用場景中的聲音、震動、溫度變化等都會產(chǎn)生干擾,同時光纜的熱脹冷縮效應,以及同一光纜中不同光纖間的信號串擾等,都使得在實際場景的苛刻環(huán)境下,實現(xiàn)雙場量子密鑰分發(fā)極其困難。

　　近期,濟南量子技術(shù)研究院與中國科技大學合作,在連接濟南與青島的“濟青干線”現(xiàn)場光纜上,基于濟南量子技術(shù)研究院王向斌提出的“發(fā)送—不發(fā)送”雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議,研發(fā)出時頻傳輸技術(shù)和激光注入鎖定技術(shù),將現(xiàn)場相隔幾百公里的兩個獨立激光器的波長鎖定為相同。再針對現(xiàn)場復雜的鏈路環(huán)境,開發(fā)了光纖長度及偏振變化實時補償系統(tǒng),并精心設(shè)計了量子密鑰分發(fā)光源的波長,通過窄帶濾波將串擾噪聲濾除。最終在現(xiàn)場將無中繼光纖密鑰分發(fā)的安全成碼距離推至500公里以上。其中,采用激光注入鎖定實現(xiàn)了428公里雙場量子密鑰分發(fā),利用時頻傳遞技術(shù)實現(xiàn)了511公里雙場量子密鑰分發(fā)。

　　據(jù)介紹,上述研究成果成功創(chuàng)造了現(xiàn)場光纖無中繼量子密鑰分發(fā)距離的新世界紀錄,超過500公里的光纖成碼率,打破了傳統(tǒng)無中繼量子密鑰分發(fā)所限定的成碼率極限。在實際環(huán)境中證明了雙場量子密鑰分發(fā)的可行性,為實現(xiàn)長距離光纖量子網(wǎng)鋪平了道路。日前,國際著名學術(shù)期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》分別發(fā)表了這一研究成果。

　　據(jù)悉,自2011年成立之日起,濟南量子技術(shù)研究院就一直致力于實用化量子通信理論和技術(shù)研究?；诶碚摰牟粩嗤晟坪图夹g(shù)的不斷創(chuàng)新,曾首次在實驗室實現(xiàn)雙場量子密鑰分發(fā),相繼創(chuàng)造了404公里、509公里點對點光纖量子密鑰分發(fā)最遠傳輸距離世界記錄。

　　未來,濟南量子技術(shù)研究院將繼續(xù)推動量子保密通信從實用化全面步入產(chǎn)業(yè)化階段,加速構(gòu)建實用化天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),助力濟南培育千億級量子信息產(chǎn)業(yè)。