近日，中國科學技術大學潘建偉、張強、陳騰雲等與清華大學王向斌、馬雄峰合作，突破遠距離獨立激光相位干涉技術，分別實現了500公里量級真實環境光纖的雙場量子密鑰分發和相位匹配量子密鑰分發。相關成果分別發表在國際學術期刊《物理評論快報》和《自然·光子學》上。
在量子密鑰分發的長距離實際應用中，信道損耗是最嚴重的限制因素。雙場量子密鑰分發使安全成碼率隨信道衰減的平方根線性下降，甚至可以在無中繼的情形下輕鬆突破量子密鑰分發成碼率線性界限。然而，其實施技術要求相當苛刻，要求兩個遠程獨立激光器的單光子級干涉，同時需要通過單光子探測結果實現長距離光纖鏈路相對相位快速漂移的精準估計。此外，雙場量子密鑰分發需要同時滿足高計數率、高效率及超低暗計數的單光子探測器。
在這兩項研究中，結合中科院上海微系統與信息技術研究所研製的高計數率低噪聲單光子探測器，潘建偉實驗小組與合作團隊在實驗室內將量子密鑰分發的安全成碼距離推至500公里以上，創造了地基量子密鑰分發最遠距離新的世界紀錄，在超過500公里的光纖成碼率打破了傳統無中繼量子密鑰分發所限定的成碼率極限，即超過了理想的探測裝置下的無中繼量子密鑰分發成碼極限。
相關研究人員在接受人民網記者採訪時表示：“這一工作意味著300公里無可信中繼、覆蓋面積約達十萬平方公里量級的量子保密通信已可支撐實際應用：如果將系統重複頻率升級至京滬幹線等遠距離量子通信網絡中採用的1GHz，在300公里處，成碼率可達5kbps。”
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