中科大量子實(shí)驗(yàn)再破世界紀(jì)錄 安全距離擴(kuò)展至200公里

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事張強(qiáng)、陳騰云與中科院上海微系統(tǒng)所和清華大學(xué)的科研人員合作，繼去年實(shí)現(xiàn)測(cè)量器件無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)，解決單光子探測(cè)系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患之后，成功將該系統(tǒng)的安全距離擴(kuò)展至200公里，創(chuàng)下新的世界紀(jì)錄。該研究成果發(fā)表在11月7日出版的國(guó)際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。

量子密鑰分發(fā)為安全信息加密提供了一個(gè)理論上絕對(duì)安全的解決方案。2013年，潘建偉小組和加拿大的Tittel小組分別在國(guó)際上首次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了測(cè)量器件無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)，完美解決了所有針對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的攻擊，被美國(guó)物理學(xué)會(huì)《物理》雜志選為2013年度國(guó)際物理學(xué)領(lǐng)域的11項(xiàng)重大進(jìn)展。然而這些前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的傳輸距離僅為50公里左右，嚴(yán)重限制了該技術(shù)在實(shí)用化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。測(cè)量器件無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)到底能夠走多遠(yuǎn)成為了量子通信研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。

為了解答這一問(wèn)題和進(jìn)一步驗(yàn)證該系統(tǒng)的實(shí)用前景，經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)驗(yàn)探索，潘建偉小組通過(guò)發(fā)展高速獨(dú)立激光干涉技術(shù)，結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所自主研發(fā)的高效率、低噪聲超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器，將該協(xié)議的安全距離突破至200公里，并將成碼率提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)。該工作被《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人評(píng)論為“實(shí)用量子密鑰分發(fā)的重要里程碑”和“物理和技術(shù)上的重大進(jìn)展”，并被《物理評(píng)論快報(bào)》選為“編輯推薦”論文，歐洲物理學(xué)會(huì)下屬網(wǎng)站《物理世界》也以“安全的量子通信傳輸?shù)竭h(yuǎn)距離”為題，對(duì)其進(jìn)行了報(bào)道。

同時(shí)，為進(jìn)一步驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)光纖情況下的系統(tǒng)性能，潘建偉小組還選取了合肥市量子通信網(wǎng)的3個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，文章已被IEEE旗下《量子電子學(xué)選題》雜志接受發(fā)表。