Världens längsta distans! Kinesiska forskare sätter nytt rekord för 509 km fiberoptisk kvantkommunikation
Den 3 mars lärde en reporter från Science and Technology Daily från Jinan Institute of Quantum Technology att efter den första experimentella verifieringen av genomförbarheten av långa avstånd kvantnyckeldistribution med två fält efter implementering av ett dubbelfält kvantnyckeldistribution i en fiber på 300 kilometer i verklig miljö, professor Wang Xiangbin och forskare Liu Yang från Jinan Institute of Quantum Technology samarbetade med akademikern Pan Jianwei vid University of Science and Technology of China igen för att förverkliga kvantnyckeldistributionen med två fält (TF -QKD) på 509 kilometer optisk fiber med verklig miljö. Relaterade resultat har nyligen publicerats i den internationella auktoritära tidskriften "Physical Review Letters". Professor Wang Xiangbin och professor Zhang Qiang är motsvarande författare till tidningen. Denna prestation sätter framgångsrikt ett nytt världsrekord för det längsta överföringsavståndet för kvantnyckeldistribution.
I den långväga praktiska tillämpningen av kvantnyckeldistribution (QKD) är kanalförlust den mest allvarliga begränsande faktorn. TF-QKD använder en-fotoninterferens som en effektiv detekteringshändelse, vilket gör att den säkra kodningshastigheten minskar linjärt med kvadratroten i kanaldämpningen och kan till och med enkelt bryta QKD-kodningsgraden linjär gräns utan relä. Implementeringsförhållandena för TF-QKD är emellertid ganska hårda, vilket kräver interferens med en fotonivå av två avlägsna oberoende lasrar, och samtidigt måste den exakta uppskattningen av den relativa fasta snabba drift av långväga fiberlänkar uppnås. genom detekteringsresultat med en foton.
Den teoretiska aspekten av denna prestation är baserad på det "skicka-inte-skicka" -fält med kvantnyckeldistribution med två fält som föreslagits av professor Wang Xiangbin, vilket avsevärt förbättrar systemets tolerans mot fasbrus; I den experimentella aspekten antog professor Zhang Qiangs team tidsfrekvensöverföringsteknologi. De oberoende fjärrlasrarna har samma våglängdslås och använder det extra fasreferensljuset för att uppskatta fiberns relativa fasdrift och säkerställa mätningens säkerhetsegenskaper enhet. Slutligen utvidgades QKD: s säkra kodningsavstånd framgångsrikt till 509 kilometer i laboratoriet, vilket bryter den absoluta teoretiska kodningshastighetsgränsen som definieras av den traditionella icke-relä QKD. Samtidigt, jämfört med andra QKD-experiment med dubbelfält, har forskningen en unik fördel när det gäller säkerhet: den är inte bara oberoende av mätutrustningen, utan beaktar också säkerheten helt under en begränsad kodlängd. Om systemrepetitionsfrekvensen uppgraderas till 1 GHz som används i fjärrkvantkommunikationsnätverk som Peking-Shanghai huvudlinje, kan kodfrekvensen nå 5 kbps vid 300 kilometer, vilket avsevärt kommer att minska antalet betrodda reläer i ryggradens optiska fiberkvantum kommunikationsnätverk. Förbättra säkerheten för kvanthemligt kommunikationsnät för optisk fiber.