近日，中國科大、清華大學(xué)、國盾量子等產(chǎn)學(xué)研力量合作，首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了模式匹配量子密鑰分發(fā)，對未來量子通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有重要意義。

量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學(xué)基本原理，可以實(shí)現(xiàn)信息理論安全的保密通信，是量子通信領(lǐng)域的代表性應(yīng)用。模式匹配量子密鑰分發(fā)協(xié)議(MP-QKD)是一種新型測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議，相較于原始的測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議，可以將更多的探測事件用于成碼，很大程度提高成碼率;相較于雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議和相位匹配協(xié)議，無需復(fù)雜的激光器鎖頻鎖相技術(shù)，節(jié)省成本且降低了實(shí)際應(yīng)用難度，同時(shí)對環(huán)境噪聲有更好的抗干擾能力。

中國科大研究組基于清華大學(xué)研究組的模式匹配量子密鑰分發(fā)協(xié)議、國盾量子的設(shè)備平臺，并結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所研制的高效率單光子探測器，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)光纖百公里級、兩百公里級、三百公里級以及超低損光纖四百公里級的安全成碼，相較于之前的原始測量設(shè)備無關(guān)實(shí)驗(yàn)，成碼率有明顯提升，并且在三百公里和四百公里距離上較之前實(shí)驗(yàn)成碼率提升了3個(gè)數(shù)量級。此項(xiàng)研究表明，模式匹配量子密鑰分發(fā)在不需激光器鎖頻鎖相的條件下可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全成碼，且在城域距離有較高成碼率，極大地降低了協(xié)議實(shí)現(xiàn)難度，有望在未來量子通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建得到廣泛應(yīng)用。此篇論文的發(fā)表，印證著我國在量子通信網(wǎng)絡(luò)探索上又進(jìn)一步。

近年來，我國不斷加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，并強(qiáng)調(diào)要促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。據(jù)了解，國盾量子作為中國最早率先從事量子科技產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，一直在積極推動產(chǎn)學(xué)研合作。此前，中國科大、國盾量子等合作成功創(chuàng)造了現(xiàn)場光纖無中繼QKD最遠(yuǎn)距離新的世界紀(jì)錄，在超過500公里的光纖成碼率打破了傳統(tǒng)無中繼QKD所限定的成碼率極限，同時(shí)在實(shí)際環(huán)境中證明了雙場QKD的可行性，為實(shí)現(xiàn)長距離光纖量子網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路。