中國科大潘建偉團隊再創(chuàng )世界紀錄！現場(chǎng)光纖量子通信突破500公里量級

目前，相關(guān)研究成果近日分別發(fā)表于國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》和《自然·光子學(xué)》上。

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事張強、陳騰云與濟南量子技術(shù)研究院王向斌、劉洋等合作，突破現場(chǎng)遠距離高性能單光子干涉技術(shù)，采用兩種技術(shù)方案分別實(shí)現428公里和511公里的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)，創(chuàng )造了現場(chǎng)無(wú)中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸距離的新世界紀錄。

量子不可克隆原理保證了量子密鑰分發(fā)的無(wú)條件安全性，但量子密鑰分發(fā)不能像經(jīng)典光通信那樣通過(guò)光放大對傳輸進(jìn)行中繼，因此分發(fā)距離受到光纖損耗的限制。

雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)是一種新技術(shù)，適合于實(shí)現遠距離量子通信。但量子信號特別脆弱，實(shí)際應用場(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，以及同一光纜中不同光纖間的信號串擾等，都使得現場(chǎng)實(shí)現非常困難。

而此次，潘建偉團隊在連接山東濟南與青島的“濟青干線(xiàn)”現場(chǎng)光纜上，基于王向斌提出的“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)，將現場(chǎng)相隔幾百公里的兩個(gè)獨立激光器的波長(cháng)鎖定為相同。

再針對現場(chǎng)復雜的鏈路環(huán)境，開(kāi)發(fā)了光纖長(cháng)度及偏振變化實(shí)時(shí)補償系統，并精心設計了量子密鑰分發(fā)光源的波長(cháng)，通過(guò)窄帶濾波將串擾噪聲濾除。

最后，結合中科院上海微系統所尤立星小組研制的高計數率低噪聲單光子探測器，將現場(chǎng)無(wú)中繼光纖量子密鑰分發(fā)的安全成碼距離擴展至500公里以上。

目前，相關(guān)研究成果近日分別發(fā)表于國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》和《自然·光子學(xué)》上。

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