中科大量子實驗再破世界紀(jì)錄 安全距離擴(kuò)展至200公里

中國科學(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，繼去年實現(xiàn)測量器件無關(guān)量子密鑰分發(fā)，解決單光子探測系統(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日出版的國際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評論快報》上。

量子密鑰分發(fā)為安全信息加密提供了一個理論上絕對安全的解決方案。2013年，潘建偉小組和加拿大的Tittel小組分別在國際上首次實驗實現(xiàn)了測量器件無關(guān)的量子密鑰分發(fā)，完美解決了所有針對探測系統(tǒng)的攻擊，被美國物理學(xué)會《物理》雜志選為2013年度國際物理學(xué)領(lǐng)域的11項重大進(jìn)展。然而這些前期實驗結(jié)果的傳輸距離僅為50公里左右，嚴(yán)重限制了該技術(shù)在實用化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。測量器件無關(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)域中的一個重要課題。

為了解答這一問題和進(jìn)一步驗證該系統(tǒng)的實用前景，經(jīng)過一年多的實驗探索，潘建偉小組通過發(fā)展高速獨立激光干涉技術(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個數(shù)量級。該工作被《物理評論快報》審稿人評論為“實用量子密鑰分發(fā)的重要里程碑”和“物理和技術(shù)上的重大進(jìn)展”，并被《物理評論快報》選為“編輯推薦”論文，歐洲物理學(xué)會下屬網(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，對其進(jìn)行了報道。

同時，為進(jìn)一步驗證現(xiàn)場光纖情況下的系統(tǒng)性能，潘建偉小組還選取了合肥市量子通信網(wǎng)的3個節(jié)點進(jìn)行了外場實驗，文章已被IEEE旗下《量子電子學(xué)選題》雜志接受發(fā)表。