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我國科學(xué)家首創(chuàng)開放式新架構(gòu)實現(xiàn)615公里光纖量子通信

  北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團隊首創(chuàng)量子密鑰分發(fā)開放式新架構(gòu),采用光頻梳技術(shù),成功實現(xiàn)615公里光纖量子通信。該架構(gòu)在確保量子通信安全性的同時,能大幅降低系統(tǒng)建設(shè)成本,為我國建設(shè)多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

  安全是量子通信的最大特征。作為量子通信的主要方式之一,量子密鑰分發(fā)基于量子的不可測量性、不可克隆性,借助“一次一密”的加密方式,為量子通信上了一把“安全鎖”。而“雙場”是目前所有量子密鑰分發(fā)協(xié)議中,最適合遠距離傳輸?shù)囊环N。

  北京量子信息科學(xué)研究院首席科學(xué)家袁之良介紹,雙場架構(gòu)下量子通信,需要相距遙遠的兩個獨立激光源各自發(fā)出“信號”。如果激光源發(fā)射的“信號”頻率不同,就會出現(xiàn)傳輸中的“信號”失誤。想要避免“信號”失誤,就需要一個能實現(xiàn)兩端“信號”頻率相同的“工具”:服務(wù)光纖。這意味著通信兩端之間還需額外架設(shè)“一條路”,這也就構(gòu)成了由“兩條路”構(gòu)成的傳統(tǒng)架構(gòu)。

  “傳統(tǒng)架構(gòu),意味著搭建雙倍長度的光纖,成本高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,系統(tǒng)運行維護起來貴且困難,不利于未來多節(jié)點廣域量子保密網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)?!痹颊f。為“節(jié)省”下服務(wù)光纖但保留其發(fā)揮的作用,袁之良團隊首次將光頻梳技術(shù)應(yīng)用于雙場量子密鑰分發(fā)?!肮忸l梳技術(shù),就好比把一束單頻率的光,變成像多個‘梳子齒’一樣分隔開來、不同頻率的多束光。借助這把神奇的‘梳子’,無需架設(shè)服務(wù)光纖,即可實現(xiàn)通信兩端‘信號’的頻率校準,從而實現(xiàn)量子信息的準確傳輸?!?br />
  此外,在實際的超長距離量子通信中,光纖不免會發(fā)生快速抖動,也會影響傳輸“信號”的準確。光頻梳技術(shù)還可同步解決光纖抖動的問題,大大降低噪聲對量子信號的影響,確保光纖量子信息長距離傳輸?shù)木珳省?br />
  據(jù)悉,這一新架構(gòu)有助于光纖量子密鑰分發(fā)距離向千公里級別突破,為未來我國建設(shè)多節(jié)點廣域量子網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

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