中国科学家创造量子通信新纪录

时间:2019-12-14 来源: 南昌新闻

中国科学家创造量子通信新记录“首次实现400多公里量子密钥分发对抗黑客”最近,《物理评论快报》公布了中国科学家在量子通信领域创造的新世界记录。中国科技大学潘建伟和他的同事张强、陈云腾,与清华大学王向斌以及上海微系统研究所、中国科学院、济南量子技术研究所等单位的研究人员合作,首次在世界范围内实现了测量设备400多公里的独立量子密钥分发,极大地促进了既安全又实用的长距离光纤量子通信的发展。

量子密钥分发可以为分隔两地的用户提供无条件和安全的共享密钥 自1984年第一个量子密钥分发协议(BB84协议)提出以来,增加安全通信距离、提高安全编码率和提高真实系统的安全性是开发实用量子密钥分发的三个最重要的目标。

近年来,中国科技大学潘建伟集团围绕上述三个目标进行了原创性实验研究,取得了一系列国际领先成果:2013年,实现了第一个独立于测量设备的国际量子密钥分发,彻底解决了所有针对检测系统的黑客攻击,被美国物理学会选为2013年国际物理的重大进步;2014年,独立于测量设备的量子密钥分发安全通信距离延长至200公里,创造了新的世界记录。2016年,基于不可信中继的量子密钥分发网络在世界上首次实现。 然而,这些实验的低安全比特率严重限制了该技术的实际应用。

为了解决这个问题,清华大学王向斌的团队提出了一个4强度优化理论,可以大大提高安全编码率和安全距离 理论分析表明,在典型实验条件下,该方法可以将比特率提高近两个数量级,从而大大提高了实际水平。

2016年,潘建伟团队进一步开发了稳定的双光子干涉技术和系统长期稳定技术,采用了王向斌教授开发的理论方法,结合上海微系统研究所研究员余李星开发的高效低噪声超导纳米线单光子探测器,成功将独立于测量设备的量子密钥分发安全传输记录扩展到404千米超低损耗光纤和311千米普通光纤距离,创造了光纤传输距离的新世界记录

特别值得指出的是,在同样的现实条件下,即使使用完美的单光子源,BB84协议也不能在如此长的传输距离上实现。 207公里实验的安全编码率是2014年200公里实验的500倍。102公里的安全编码率足以保证语音通话的安全,从而充分验证了测量设备独立量子密钥分发的实用性。

这项成就最?⒈碓诠嗜ㄍ锢碓又尽段锢砥缆劭毂ā飞稀F缆奂腋叨仍扪锼恰耙幌罱艹龅某删汀保ⅰ按蚱屏薆B84协议中单光子源的最终传输极限” (记者佘惠民、记者杨国保)

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