近日，中國科學技術大學潘建偉、張強、陳騰云等與清華大學王向斌、馬雄峰合作，突破遠距離獨立激光相位干涉技術，分別實現(xiàn)了500公里量級真實環(huán)境光纖的雙場量子密鑰分發(fā)和相位匹配量子密鑰分發(fā)。相關成果分別發(fā)表在國際學術期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》上。
在量子密鑰分發(fā)的長距離實際應用中，信道損耗是最嚴重的限制因素。雙場量子密鑰分發(fā)使安全成碼率隨信道衰減的平方根線性下降，甚至可以在無中繼的情形下輕松突破量子密鑰分發(fā)成碼率線性界限。然而，其實施技術要求相當苛刻，要求兩個遠程獨立激光器的單光子級干涉，同時需要通過單光子探測結果實現(xiàn)長距離光纖鏈路相對相位快速漂移的精準估計。此外，雙場量子密鑰分發(fā)需要同時滿足高計數(shù)率、高效率及超低暗計數(shù)的單光子探測器。
在這兩項研究中，結合中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所研制的高計數(shù)率低噪聲單光子探測器，潘建偉實驗小組與合作團隊在實驗室內將量子密鑰分發(fā)的安全成碼距離推至500公里以上，創(chuàng)造了地基量子密鑰分發(fā)最遠距離新的世界紀錄，在超過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，即超過了理想的探測裝置下的無中繼量子密鑰分發(fā)成碼極限。
