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近日，中国科学技术大学潘建伟、张强、陈腾云等人与清华大学王向斌、马雄峰合作，突破长距离独立激光相位干涉技术，分别实现双场量子密钥真实环境中长度为500公里的光纤的分布和相位。匹配量子密钥分配。相关研究成果近期发表在国际权威学术期刊《Physical Review Letters》（并入选“编辑推荐”文章）和《Nature Photonics》上。
在量子密钥分发的长距离实际应用中，信道损耗是最严重的限制因素。现有的与测量设备无关的量子密钥分发采用双光子复合事件作为有效检测事件，使其安全码率随着信道衰减而线性下降。在没有量子中继的情况下，安全码率受到线性限制。而双场量子密钥分配利用单光子干涉作为有效检测事件，使得安全码率随信道衰减的平方根线性下降，甚至可以轻松突破量子密钥分配码的线性极限无中继速率。
然而，实现双场量子密钥分配的技术要求相当苛刻，因为它需要两个远程独立激光器的单光子级干涉，以及长距离光纤快速相对相位漂移的精确估计通过单光子检测结果链接。此外，双场量子密钥分配需要同时满足高计数率、高效率和超低暗计数的单光子探测器。在这两项相关研究中，潘建伟实验组基于王向斌提出的“发送-不发送”双场量子密钥分发协议和王向斌提出的相位匹配量子密钥分发协议，开发了时频传输技术和激光。马雄峰分别。注入锁定技术将两个独立远程激光器的波长锁定为相同，并使用额外的相位参考光来估计光纤的相对相位快速漂移。结合中科院上海微系统所研发的高计数率、低噪声单光子探测器，最终在实验室将量子密钥分发的安全编码距离推至500公里以上。
该研究成果成功刷新了地基量子密钥分发最远距离的世界纪录。 500公里以上光纤码率突破了传统无中继量子密钥分发限制的码率限制，即超出了理想码率。检测装置下无中继量子密钥分发的代码限制（检测器效率为100%）。如果系统重复频率升级到1GHz用于京沪干线等长距离量子通信网络，码率在300公里处可以达到5kbps，这将大大减少骨干光纤量子中的可信中继数量通讯网络。显着提高光纤量子保密通信网络的安全性。
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