量子通信網(wǎng)絡(luò)更近一步!我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)模式匹配量子密鑰分發(fā)
近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陳騰云等與清華大學(xué)馬雄峰合作,首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了模式匹配量子密鑰分發(fā),相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
量子密鑰分發(fā)基于量子力學(xué)基本原理,可以實(shí)現(xiàn)理論上無條件安全的保密通。模式匹配量子密鑰分發(fā)協(xié)議(MP-QKD)是由清華大學(xué)馬雄峰研究組于2022年提出的一種新型測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議,相較于原始的測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議,可以將更多的探測事件用于成碼,可以很大程度提高成碼率;相較于雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議和相位匹配協(xié)議,無需復(fù)雜的激光器鎖頻鎖相技術(shù),節(jié)省成本且降低了實(shí)際應(yīng)用難度,同時(shí)對(duì)環(huán)境噪聲有更好的抗干擾能力。
潘建偉、陳騰云研究組基于清華大學(xué)馬雄峰研究組提出的模式匹配量子密鑰分發(fā)協(xié)議,利用極大似然估計(jì)的數(shù)據(jù)后處理方法精確地估算出兩個(gè)獨(dú)立激光器的頻率差用于參數(shù)估計(jì),并結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所研制的高效率單光子探測器,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)光纖百公里級(jí)、兩百公里級(jí)、三百公里級(jí)以及超低損光纖四百公里級(jí)的安全成碼,相較于之前的原始MDI實(shí)驗(yàn),成碼率有明顯提升,并且在三百公里和四百公里距離上較之前實(shí)驗(yàn)成碼率提升了3個(gè)數(shù)量級(jí)。
研究表明,模式匹配量子密鑰分發(fā)在不需激光器鎖頻鎖相的條件下可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全成碼且在城域距離有較高成碼率,極大地降低了協(xié)議實(shí)現(xiàn)難度,對(duì)未來量子通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建具有重要意義。
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