從中國科學技術大學獲悉，中科院院士、該校教授潘建偉及同事張強、陳騰云與濟南量子技術研究院王向斌、劉洋等合作，近期突破現(xiàn)場遠距離高性能單光子干涉技術，采用兩種技術方案分別實現(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，適合于實現(xiàn)遠距離量子通信。但量子信號特別脆弱，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，都使得現(xiàn)場實現(xiàn)非常困難。
近期，潘建偉團隊在連接山東濟南與青島的“濟青干線”現(xiàn)場光纜上，基于王向斌提出的“發(fā)送—不發(fā)送”雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議，研發(fā)出時頻傳輸技術和激光注入鎖定技術，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。
結合中科院上海微系統(tǒng)所尤立星小組研制的高計數(shù)率低噪聲單光子探測器，他們將現(xiàn)場無中繼光纖量子密鑰分發(fā)的安全成碼距離擴展至500公里以上。
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，國際著名學術期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》分別發(fā)表了他們的研究成果。
