我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)百兆比特率量子密鑰分發(fā)
近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、徐飛虎等與上海微系統(tǒng)所、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位的科研人員合作,通過發(fā)展高保真度集成光子學(xué)量子態(tài)調(diào)控、高計(jì)數(shù)率超導(dǎo)單光子探測等關(guān)鍵技術(shù),首次在國際上實(shí)現(xiàn)百兆比特率的實(shí)時(shí)量子密鑰分發(fā),實(shí)驗(yàn)結(jié)果將此前的成碼率紀(jì)錄提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。該成果于3月14日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然-光子學(xué)》。
量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學(xué)基本原理,可以實(shí)現(xiàn)原理上無條件安全的保密通信。提高QKD的成碼率對(duì)其實(shí)用化起著至關(guān)重要的作用。高碼率可為更多用戶提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享、分布式存儲(chǔ)加密等高帶寬需求的應(yīng)用。此前國際上最高的實(shí)時(shí)成碼率是10Mb/s(10公里標(biāo)準(zhǔn)光纖信道下)。為了實(shí)現(xiàn)更高的密鑰率,需要解決系統(tǒng)發(fā)送端、接收端和后處理等技術(shù)瓶頸。
潘建偉、徐飛虎研究組發(fā)展了集成光子片上高速高保真度偏振態(tài)調(diào)制技術(shù),系統(tǒng)重頻達(dá)到2.5GHz,量子比特誤碼率優(yōu)于0.35%;結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所最新研制的八像素SNSPD,實(shí)現(xiàn)了高計(jì)數(shù)率、高效率的單光子探測;同時(shí),研究組發(fā)展了偏振反饋控制、高速后處理模塊等。在上述技術(shù)突破的基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了10公里標(biāo)準(zhǔn)光纖信道下115.8 Mb/s的密鑰率,較之前紀(jì)錄提高了約一個(gè)數(shù)量級(jí);系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行超過50個(gè)小時(shí),在傳輸距離328公里下碼率超過200b/s。上述研究成果表明,量子密鑰分發(fā)可實(shí)現(xiàn)百兆比特率的實(shí)時(shí)密鑰分發(fā),滿足高帶寬通信需求,對(duì)未來量子通信的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 任梅梅)
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