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北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)尹華磊合作，首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了打破安全碼率-距離界限的異步測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)508公里光纖量子通信，以及破紀(jì)錄的城際密鑰率和雙光子干涉距離。20日，相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
據(jù)悉，袁之良團(tuán)隊(duì)基于異步測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議與新型的響應(yīng)過(guò)濾方法，研制出200微秒時(shí)間間隔內(nèi)仍可進(jìn)行穩(wěn)定異步雙光子干涉的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，首次在無(wú)需相位跟蹤技術(shù)且進(jìn)行了嚴(yán)格的組合安全有限密鑰分析的情況下突破了安全碼率界限。
該實(shí)驗(yàn)工作實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的雙光子干涉距離和城際密鑰率。在400公里處其密鑰率相比之前提高了6個(gè)數(shù)量級(jí)，201公里與306公里處的安全密鑰率分別超過(guò)57000比特/秒與5000比特/秒，可滿足語(yǔ)音通信等實(shí)時(shí)加密需求。
安全是量子通信的最大特征。量子密鑰分發(fā)基于量子的不可測(cè)量、不可克隆性，以及一次一密的加密方法，可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全通信。提高量子密鑰率是量子通信最緊迫的任務(wù)之一。更高的密鑰率可實(shí)現(xiàn)更頻繁的密鑰交換，不僅能為更多網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)，還能顯著提高量子通信效率。
北京量子信息科學(xué)研究院副研究員周來(lái)表示，過(guò)去量子通信的效率，就好比2G時(shí)代兩人之間發(fā)送的“電子郵件”或“手機(jī)短信”，有較長(zhǎng)的時(shí)間延遲?，F(xiàn)在每秒鐘可傳輸5000個(gè)比特，就好比3G時(shí)代通過(guò)無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通的“語(yǔ)音通話”，延遲大大降低，效率顯著提高，這意味著在北京到山東德州的兩人，能夠?qū)崟r(shí)撥打“量子電話”。
此外，該研究成果對(duì)商用化、高安全城際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和中國(guó)構(gòu)建經(jīng)濟(jì)高效的城際量子安全網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。
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