3日，記者從濟南量子(zi)技術研(yan)究院(yuan)獲悉，繼首(shou)次(ci)(ci)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)驗(yan)證了(le)(le)遠距離雙(shuang)場量子(zi)密鑰(yao)分(fen)發(fa)可行性，在300公(gong)里(li)真(zhen)實(shi)(shi)(shi)環境的(de)(de)光(guang)纖中實(shi)(shi)(shi)現(xian)了(le)(le)雙(shuang)場量子(zi)密鑰(yao)分(fen)發(fa)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)后(hou)，濟南量子(zi)技術研(yan)究院(yuan)王(wang)向斌(bin)教(jiao)授、劉(liu)洋研(yan)究員(yuan)與中國科學技術大學潘建偉院(yuan)士團隊再次(ci)(ci)合作(zuo)，實(shi)(shi)(shi)現(xian)了(le)(le)509公(gong)里(li)真(zhen)實(shi)(shi)(shi)環境光(guang)纖的(de)(de)雙(shuang)場量子(zi)密鑰(yao)分(fen)發(fa)（TF-QKD）。相關成(cheng)果已于近日在線發(fa)表在國際(ji)期刊《物理評論(lun)快(kuai)報》上，王(wang)向斌(bin)教(jiao)授和張強(qiang)教(jiao)授為論(lun)文共同通訊作(zuo)者。該成(cheng)果成(cheng)功創造了(le)(le)量子(zi)密鑰(yao)分(fen)發(fa)最(zui)遠傳輸距離新的(de)(de)世(shi)界紀錄。

　　在(zai)量子(zi)(zi)密鑰分發(fa)（QKD）的(de)長距離實(shi)際應用中(zhong)，信(xin)(xin)道(dao)損耗(hao)是最嚴重(zhong)的(de)限制因素。TF-QKD利(li)用單(dan)(dan)(dan)光子(zi)(zi)干(gan)涉作為有效探(tan)(tan)測(ce)事(shi)件(jian)，使安全成碼率(lv)隨信(xin)(xin)道(dao)衰減的(de)平(ping)方根線性下降，甚至可以在(zai)無中(zhong)繼的(de)情形下輕松突破(po)QKD成碼率(lv)線性界(jie)限。然而，TF-QKD的(de)實(shi)施條件(jian)相當苛刻，要求兩個遠(yuan)程獨立激(ji)光器的(de)單(dan)(dan)(dan)光子(zi)(zi)級(ji)干(gan)涉，同時需要通(tong)過單(dan)(dan)(dan)光子(zi)(zi)探(tan)(tan)測(ce)結果(guo)實(shi)現長距離光纖鏈路相對相位(wei)快速(su)漂移的(de)精準估計。

　　該(gai)成(cheng)(cheng)(cheng)果理論(lun)方面基于王(wang)向斌提(ti)出的(de)“發(fa)送—不發(fa)送”雙場(chang)量(liang)(liang)(liang)子密鑰分(fen)發(fa)協議，大(da)幅提(ti)高了(le)(le)系(xi)統(tong)(tong)對(dui)相(xiang)(xiang)(xiang)位噪聲的(de)容忍(ren)能力；實驗方面張強團隊采用(yong)了(le)(le)時(shi)頻傳(chuan)輸技(ji)術，將(jiang)兩個(ge)獨立遠程激光(guang)器的(de)波長鎖(suo)定(ding)為相(xiang)(xiang)(xiang)同，并利用(yong)附加相(xiang)(xiang)(xiang)位參考光(guang)來估(gu)計光(guang)纖的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)相(xiang)(xiang)(xiang)位快速漂(piao)移，確保了(le)(le)測(ce)量(liang)(liang)(liang)器件無關的(de)安(an)全(quan)屬性(xing)。最終在(zai)實驗室(shi)內將(jiang)QKD安(an)全(quan)成(cheng)(cheng)(cheng)碼距(ju)(ju)離成(cheng)(cheng)(cheng)功拓展至(zhi)509公里，打破了(le)(le)傳(chuan)統(tong)(tong)無中繼QKD所限(xian)(xian)定(ding)的(de)絕對(dui)理論(lun)成(cheng)(cheng)(cheng)碼率(lv)極限(xian)(xian)。同時(shi)，與其他雙場(chang)QKD實驗相(xiang)(xiang)(xiang)比，該(gai)研(yan)究在(zai)安(an)全(quan)性(xing)上擁(yong)有獨特優勢：既是測(ce)量(liang)(liang)(liang)設備無關的(de)，又充分(fen)考慮了(le)(le)有限(xian)(xian)碼長下的(de)安(an)全(quan)性(xing)。如果將(jiang)系(xi)統(tong)(tong)重復頻率(lv)升級至(zhi)京(jing)滬干線等遠距(ju)(ju)離量(liang)(liang)(liang)子通信網絡(luo)中采用(yong)的(de)1GHz，在(zai)300公里處，成(cheng)(cheng)(cheng)碼率(lv)可達5kbps，這將(jiang)大(da)量(liang)(liang)(liang)減少骨(gu)干光(guang)纖量(liang)(liang)(liang)子通信網絡(luo)中的(de)可信中繼數量(liang)(liang)(liang)，大(da)幅提(ti)升光(guang)纖量(liang)(liang)(liang)子保密通信網絡(luo)的(de)安(an)全(quan)性(xing)。（記(ji)者王(wang)延(yan)斌 通訊員(yuan)禚(zhuo)昌(chang)巖 田珊）