6月24日,從濟(jì)南量子技術(shù)研究院獲悉,日前,濟(jì)南量子技術(shù)研究院與中國(guó)科技大學(xué)合作,突破現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離高性能單光子干涉關(guān)鍵技術(shù),采用兩種不同技術(shù)方案,分別實(shí)現(xiàn)428公里和511公里的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā),創(chuàng)造了現(xiàn)場(chǎng)無中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸距離的新世界紀(jì)錄。

　　量子的“不可克隆”原理,理論上保證了量子通信的安全性,但量子特性也使得量子通信不能像傳統(tǒng)光通信那樣,通過中繼放大信號(hào),因此量子通信的光纖傳輸距離受到信號(hào)損耗的限制。

　　雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)是一種新技術(shù),適合于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子通信。此前,濟(jì)南量子技術(shù)研究院團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)超過500公里雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā),但由于量子信號(hào)特別脆弱,實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的聲音、震動(dòng)、溫度變化等都會(huì)產(chǎn)生干擾,同時(shí)光纜的熱脹冷縮效應(yīng),以及同一光纜中不同光纖間的信號(hào)串?dāng)_等,都使得在實(shí)際場(chǎng)景的苛刻環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)極其困難。

　　近期,濟(jì)南量子技術(shù)研究院與中國(guó)科技大學(xué)合作,在連接濟(jì)南與青島的“濟(jì)青干線”現(xiàn)場(chǎng)光纜上,基于濟(jì)南量子技術(shù)研究院王向斌提出的“發(fā)送—不發(fā)送”雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)協(xié)議,研發(fā)出時(shí)頻傳輸技術(shù)和激光注入鎖定技術(shù),將現(xiàn)場(chǎng)相隔幾百公里的兩個(gè)獨(dú)立激光器的波長(zhǎng)鎖定為相同。再針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的鏈路環(huán)境,開發(fā)了光纖長(zhǎng)度及偏振變化實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng),并精心設(shè)計(jì)了量子密鑰分發(fā)光源的波長(zhǎng),通過窄帶濾波將串?dāng)_噪聲濾除。最終在現(xiàn)場(chǎng)將無中繼光纖密鑰分發(fā)的安全成碼距離推至500公里以上。其中,采用激光注入鎖定實(shí)現(xiàn)了428公里雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā),利用時(shí)頻傳遞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了511公里雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)。

　　據(jù)介紹,上述研究成果成功創(chuàng)造了現(xiàn)場(chǎng)光纖無中繼量子密鑰分發(fā)距離的新世界紀(jì)錄,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。在實(shí)際環(huán)境中證明了雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)的可行性,為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離光纖量子網(wǎng)鋪平了道路。日前,國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》和《自然·光子學(xué)》分別發(fā)表了這一研究成果。

　　據(jù)悉,自2011年成立之日起,濟(jì)南量子技術(shù)研究院就一直致力于實(shí)用化量子通信理論和技術(shù)研究?；诶碚摰牟粩嗤晟坪图夹g(shù)的不斷創(chuàng)新,曾首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā),相繼創(chuàng)造了404公里、509公里點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖量子密鑰分發(fā)最遠(yuǎn)傳輸距離世界記錄。

　　未來,濟(jì)南量子技術(shù)研究院將繼續(xù)推動(dòng)量子保密通信從實(shí)用化全面步入產(chǎn)業(yè)化階段,加速構(gòu)建實(shí)用化天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),助力濟(jì)南培育千億級(jí)量子信息產(chǎn)業(yè)。