近日，中国科大、济南量子技术研究院联合研究团队使用已有商用光纤链路，突破现场远距离高性能单光子干涉技术，分别采用两种技术方案实现500公里量级双场量子密钥分发（TF-QKD），创造了现场无中继光纤量子密钥分发传输距离的新世界纪录。
相关研究成果分别发表于国际著名学术期刊《物理评论快报》（被选为编辑推荐文章）和《自然光子学》上，并被APS下属网站Physics SYNOPSIS栏目和英国《新科学家》报道。
在实际应用中，QKD的传输距离会受到光纤损耗的限制。相比其他协议，TF-QKD协议具有密钥率随信道透过率的平方根尺度下降的优势，适合远距离QKD。但量子信号特别“脆弱”，易受环境干扰，使得TF-QKD的现场实现非常困难。
最新的实验分别用了两种技术方案来克服技术难题：采用激光注入锁定实现了428公里TF-QKD；利用时频传递技术实现了511公里TF-QKD。研究团队基于SNS-TF-QKD（“发送-不发送”双场量子密钥分发）协议，发展激光注入锁定技术和时频传输技术，将现场相隔几百公里的两个独立激光器的波长锁定为相同；再针对现场复杂的链路环境，开发了光纤长度及偏振变化实时补偿系统；此外，对于现场光缆中其他业务的串扰，精心设计了QKD光源的波长，并通过窄带滤波将串扰噪声滤除；最后，结合中科院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器，在现场将无中继光纤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现场光纤无中继QKD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，同时，在实际环境中证明了TF-QKD的可行性，并为实现长距离光纤量子网络铺平了道路。
国盾量子公司技术人员参与了上述实验，并为其提供了QKD硬件平台和电子学控制系统。公司将继续践行“量子科技 产业报国”理念，推动产学研用协同创新。
来源：证券市场红周刊
