中國科學家實現500公里級光纖量子通信傳輸

記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉院士團隊近期與清華大學、山東濟南量子技術研究院等機構合作，實現了500公里級真實環境光纖的雙場量子密鑰分發和相位匹配量子密鑰分發，傳輸距離達到509公里，創造了新的世界紀錄。國際權威學術期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》日前發表了相關研究成果。

量子密鑰分發是實現高安全性量子保密通信的基礎，具有重要的理論和現實意義。但限于通信光纖損耗和探測器噪聲等原因，量子密鑰分發系統通常只能在100公里內獲得較高的成碼率。

近期，潘建偉等科學家組成聯合團隊，在傳輸協議、傳輸技術、探測器研製等領域，取得一系列突破。他們結合中科院上海微系統所研製的高計數率低噪聲單光子探測器，最終在實驗室內將量子秘鑰分發的安全成碼距離推至500公里以上。

上述研究成果成功創造了地基量子密鑰分發最遠距離新的世界紀錄，在超過500公里的光纖成碼率打破了傳統無中繼量子秘鑰分發所限定的成碼率極限，即超過了理想的探測裝置（探測器效率為100%）下的無中繼量子秘鑰分發成碼極限。

研究團隊表示，如果將實驗系統的重復頻率升級至“京滬幹線”等遠距離量子通信網絡中採用的1GHz，那麼在300公里處的成碼率可達5kbps。這將大幅減少骨幹光纖量子通信網絡中的可信中繼數量，並顯著提升光纖量子保密通信網絡的安全性。