中国科大在远程量子密钥分发方面取得重要进展

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年06月21日

  我校郭光灿院士团队在近程量子密钥分发方面取得主要进展。陈巍、银振强、王双、韩正甫等起首在理论上提出了免相位后选择的孪生场量子密钥分发(QKD)和谈,该和谈显著降低了孪生场类和谈的实现难度。基于这一和谈,该研究组冲破了孪生光场制备和长距离光纤信道相位弥补两项手艺,在300公里光纤上,初次完成了不受无中继QKD和谈密钥生成率上界(线性界)限制的高密钥生成率尝试,为无中继长距离城际量子密钥分派收集迈出了环节的一步。该工作的理论功效颁发在使用物理权势巨子期刊Physical Review Applied 11,034053 (2019),尝试功效颁发在最新一期的物理学权势巨子期刊Physical Review X 9, 021046 (2019)。

  QKD操纵量子力学道理,为异地通信两边协商出消息论平安的密钥,从而使得无前提平安的保密通信成为可能,遭到了学术界和财产界的普遍关心。然而,现实QKD系统受信道损耗的限制,其密钥生成率跟着信道长度的添加而显著降低。量子暗码理论学家们证明,任何无中继的QKD和谈其密钥生成率都不克不及冲破线性界(Nat. Commun. 8, 15043, 2017),即密钥生成率跟着信道传输效率的下降线月,英国东芝剑桥研究所的科学家提出了孪生场(TF) QKD和谈(Nature 557, 400, 2018),该和谈基于相关态间接干与,操纵单光子响应就能够发生密钥,其密钥生成率跟着信道效率平方根下降而减小,在长距离信道环境下其密钥生成率有显著劣势,且其平安性是丈量设备无关的。

  上述和谈的编码模式必需进行相位随机化和后选择,这两项要求显著降低了系统密钥率,添加了实现的复杂度。韩正甫研究组颠末深切研究,提出了一种新型TF-QKD和谈,并给出了完整的平安性证明。新和谈的编码模式不需要进行相位随机化和后选择,在显著提拔了和谈效率的同时还降低实现的复杂度,而且能够在更短的信道距离下冲破线性界,密钥生成率得以显著提高。研究组起首在基于光学锁相环和反馈节制方案上取得冲破,实现了两立激光器之间的不变一阶干与,处理了相关光场制备的手艺难题。接着,研究组又设想并实现了近程光纤信道快速相位弥补节制手艺,获得了臂长150公里的一阶光学干与。最终,研究组在300公里光纤信道上实现了TF-QKD道理验证系统,其密钥生成率达到了2kbps,冲破了线性界。这一密钥率约为线倍。

  该工作验证了在无中继前提下,远距离、跨城际高密钥率传输和组网的可行性,在量子中继短期难以适用的环境下,TF-QKD和谈可望在大范畴、远距离量子保密通信收集使用方面取得冲破。

  该和谈理论文章的第一作者为我校本科生崔超涵,通信作者为银振强传授和王双传授;尝试论文的配合第一作者是王双传授和何德勇尝试师,通信作者为银振强传授和陈巍副传授。该工作获得了科技部、国度天然科学基金委、中科院和安徽省的赞助。

  附文章链接:

  (中科院量子消息重点尝试室、中科院量子消息和量子科技立异研究院、科研部)

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