本报讯（见习记者杨凡）近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队与清华大学等合作，突破远距离独立激光相位干涉技术，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和相位匹配量子密钥分发，传输距离达到509公里，创造了新的世界纪录。相关研究成果分别于近期发表在《物理评论快报》和《自然—光子学》上。

　　在量子密钥分发的长距离实际应用中，信道损耗是最严重的限制因素。现有的测量设备无关量子密钥分发采用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线性下降，在无量子中继的情形下，安全成码率受线性界限的约束。而双场量子密钥分发利用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下降，甚至可以在无中继的情形下轻松突破量子密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苛刻，因为它要求两个远程独立激光器的单光子级干涉，同时需要通过单光子探测结果实现长距离光纤链路相对相位快速漂移的精准估计。此外，双场量子密钥分发需要同时满足高计数率、高效率及超低暗计数的单光子探测器。在相关的两项研究中，结合中国科学院上海微系统所研制的高计数率低噪声单光子探测器，潘建伟实验小组与合作团队最终在实验室内将量子密钥分发的安全成码距离推至500公里以上。

　　上述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，在超过500公里的光纤成码率打破了传统无中继量子密钥分发所限定的成码率极限，即超过了理想的探测装置（探测器效率为100%）下的无中继量子密钥分发成码极限。如果将系统重复频率升级至京沪干线等远距离量子通信网络中采用的1GHz，那么在300公里处的成码率可达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，并显著提升光纤量子保密通信网络的安全性。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.070501

　　https://doi.org/10.1038/s41566-020-0599-8

　　《中国科学报》 (2020-03-05 第1版 要闻)

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