中国科研团队首次在世界上分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发（TF-QKD）

　　量子保密通信作为各国一项战略性尖端技术，在国防、军事、金融、能源等诸多领域有着重大的应用价值和发展前景，而中国在量子通讯领域已跻身世界前列。

　　随着我国全球第一颗量子科学实验卫星的发射，以及全长2000余公里的光纤量子保密通信“京沪干线”网络投入运营，标志着我国的“量子通信”技术其实已经走出实验室，全面进入实用化阶段。但是在光纤量子保密通信超远距离实际应用上，我国以及世界其他各国还在探索研究当中。

　　近日，从中科大的传来一则最新消息，该校潘建伟科研团队等与清华大学科研团队合作，成功突破远距离独立激光相位干涉技术，首次在世界上分别实现了500公里量级真实环境光纤的双场量子密钥分发（TF-QKD），以及相位匹配量子密钥分发（PM-QKD），该型最新研究成果成功创造了地基量子密钥分发最远距离新的世界纪录。

　　在量子密钥分发的长距离实际应用中，信道损耗是横亘在所有该领域研究人员面前一道无法逾越的鸿沟，严重制约了量子密钥分发的长距离实际应用。现有的测量设备无关量子密钥分发，由于采用的双光子复合事件作为有效探测事件，使其安全成码率随信道衰减而呈线性下降，在无量子中继的条件之下，安全成码率不得不受到线性界限的极大约束。而双场量子密钥分发采用的是单光子干涉作为有效探测事件，使安全成码率随信道衰减的平方根线性而下降，这样甚至可以在无中继的情形下，轻松突破量子秘钥分发成码率线性界限。

　　然而，双场量子密钥分发实施的技术要求在现实实验及推广当中是极其苛刻的，因为它要求能同时实现两个远程独立激光器的单光子级干涉，同时还需要通过单光子的探测结果，来实现长距离光纤链路相对相位快速漂移的精准估计。此外，在双场量子密钥上分发，需要能制造出同时满足高计数率、高效率及超低暗计数的单光子探测器，而这种单光子探测器此前在世界上还没有任何科研团队或个人取得研制成功。在相关的这两项研究中，潘建伟实验小组与中科院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器合作团队，利用之前中国科研团队已经取得的研究成果基础上，推陈出新大胆摸索，最终在我国实验室内，将量子秘钥分发的安全成码距离，在世界上第一次实现了推至500公里以上距离。

　　中国量子通讯技术

　　上述研究的最新成果成功突破了地基量子密钥分发最远距离世界新纪录，在超过500公里的光纤成码率，终于打破了传统无中继量子秘钥分发所限定的成码率极限，即超过了理想的探测装置，即探测器效率为100%下的无中继量子秘钥分发成码极限。如果将系统重复频率升级，换成是在实际应用状态之下京沪干线等远距离量子通信网络中所采用的1GHz，即使在300公里处，光纤成码率仍可达5kbps，这将大量减少骨干光纤量子通信网络中的可信中继数量，从而达到大幅提升光纤量子保密通信网络安全性的实用功能。这样在2020年初，为中国在量子密钥分发的长距离实际应用上，创造了最佳的突破口及继续保持了该领域上中国的科研先发优势。

　　中国科大潘建伟团队再次实现新的突破，成功实现500公里地基量子密钥分发，在光纤量子保密通信领域首次在世界上实现远距离应用。当该消息引发外国人热议，有外国网友表示：潘建伟是位了不起的人物，又取得一项非凡成就，真令人羡慕！（浔阳风）