我国科学家首次在实验中实现模式匹配量子密钥分发

量子密钥分发基于量子力学基本原理,可以实现理论上无条件安全的保密通信,因此一直是学术界的研究热点。记者近日从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟、陈腾云等与清华大学马雄峰合作,首次在实验中实现了模式匹配量子密钥分发。

模式匹配量子密钥分发协议示意图(中国科学技术大学供图)

模式匹配量子密钥分发协议是清华大学马雄峰研究组于2022年提出的一种新型测量设备无关量子密钥分发协议,相较于原始的测量设备无关协议,它可以很大程度提高成码率;相较于双场量子密钥分发协议和相位匹配协议,它无需复杂的激光器锁频锁相技术,节省成本且降低了实际应用难度,同时对环境噪声有更好的抗干扰能力。

潘建伟、陈腾云研究组基于清华大学马雄峰研究组提出的模式匹配量子密钥分发协议,利用极大似然估计的数据后处理方法精确地估算出两个独立激光器的频率差用于参数估计,并结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高效率单光子探测器,实现了实验室标准光纤百公里级、两百公里级、三百公里级以及超低损光纤四百公里级的安全成码,相较于之前的原始测量设备无关量子密码实验,成码率有明显提升,并且在三百公里和四百公里距离上较之前实验成码率提升了3个数量级。

研究成果表明,模式匹配量子密钥分发在不需激光器锁频锁相技术的条件下,可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率,极大地降低了协议实现难度,对未来量子通信网络构建具有重要意义。

相关研究成果日前发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。