中科大实现500公里以上地基量子密钥分发

最近，中国科学技术大学的潘建伟、张强、陈腾云等研究人员与清华大学的王向斌、马雄峰紧密合作，实现了两项重要的技术突破。他们成功突破了远距离独立激光相位干涉技术，在真实环境光纤中实现了双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发，距离达到了前所未有的500公里量级。这两项重要成果已分别发表在享有盛誉的国际学术期刊《物理评论快报》和《自然·光子学》上。

在量子密钥分发的实际应用中，长距离的信道损耗一直是限制其发展的主要因素。传统的量子密钥分发技术在长距离传输时，安全成码率会随信道衰减而急剧下降。双场量子密钥分发技术的出现，使得安全成码率随信道衰减的平方根线性下降成为可能，甚至在无中继的情况下也能轻松突破量子密钥分发成码率的线性界限。但要实现这一切，技术要求极为苛刻。它需要两个远程独立激光器的单光子级干涉，并且需要通过单光子探测结果来精确估计长距离光纤链路中的相对相位快速漂移。为了满足双场量子密钥分发的需求，单光子探测器需要具备高计数率、高效率及超低暗计数的性能。

在这两项激动人心的研究中，潘建伟实验小组联合中科院上海微系统与信息技术研究所，成功研制出高计数率低噪声的单光子探测器。正是借助这种先进的探测器技术，他们成功将量子密钥分发的安全成码距离推至了500公里以上，创造了新的世界纪录。更令人振奋的是，他们在超过500公里的光纤成码率上打破了传统无中继量子密钥分发的成码率极限，超越了即使是理想探测装置下的无中继量子密钥分发成码极限。

这一系列的突破不仅展示了中国在量子通信技术领域的强大实力，也为未来的量子通信发展铺平了道路。这些成果不仅具有重大的科学价值，而且在实际应用中也有着广阔的前景。随着研究的深入和技术的不断进步，我们有理由相信，在不远的将来，量子通信将为我们带来更加安全、高效的通信方式。