科技日報記者吳長鋒

　　記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊首先在理論上提出了免相位后選擇的孿生場量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議，為無中繼長距離城際量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)建設(shè)邁出了關(guān)鍵的一步。該工作的理論和實驗成果日前分別發(fā)表在權(quán)威期刊《物理應(yīng)用評論》和《物理評論X》上。

　　QKD 使得無條件安全的保密通信成為可能。然而，實際 QKD 系統(tǒng)受信道損耗的制約，其密鑰生成率隨著信道長度的增加而顯著降低。量子密碼理論學(xué)家們證明，密鑰生成率隨著信道傳輸效率的下降線性減小。

　　2018 年英國科學(xué)家提出了孿生場（TF）QKD 協(xié)議，基于該協(xié)議利用單光子響應(yīng)就可以產(chǎn)生密鑰，其密鑰生成率隨著信道效率平方根下降而減小，在長距離信道情況下其密鑰生成率有顯著優(yōu)勢。但由于其編碼模式必須進行相位隨機化和后選擇，顯著降低了系統(tǒng)密鑰率，增加了實現(xiàn)的復(fù)雜程度。

　　經(jīng)過深入研究，郭光燦院士團隊提出了一種新型 TF-QKD 協(xié)議，并給出了完備的安全性證明。新協(xié)議的編碼模式不需要進行相位隨機化和后選擇，在顯著提升協(xié)議效率的同時還降低了實現(xiàn)的復(fù)雜度，并且可以在更短的信道距離下突破線性界，密鑰生成率得以顯著提高。

　　科研人員首先在基于光學(xué)鎖相環(huán)和反饋控制方案上取得突破，實現(xiàn)了兩臺獨立激光器之間的穩(wěn)定一階干涉，解決了相干光場制備的技術(shù)難題。接著，他們又設(shè)計并實現(xiàn)了遠程光纖信道快速相位補償控制技術(shù)，得到了臂長 150 公里的一階光學(xué)干涉。最終，研究組在 300 公里光纖信道上實現(xiàn)了 TF-QKD 原理驗證系統(tǒng)，其密鑰生成率達到了 2kbps，突破了線性界。這一密鑰率約為線性界的 3 倍。

　　該成果驗證了在無中繼條件下，遠距離、跨城際高密鑰率傳輸和組網(wǎng)的可行性，在量子中繼短期難以實用的情況下，可望在大范圍、遠距離量子保密通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面取得突破。

　　來源：科技日報 文中圖片除注明外均來自網(wǎng)絡(luò)

　　編輯：左常睿

　　審核：王小龍

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的我科学家首次提出新型远程量子密钥分发协议的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。