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中新社北京3月9日電 (記者 陳杭)記者9日從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉，該院袁之良團(tuán)隊(duì)利用光頻梳技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)開放式架構(gòu)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，完成615公里光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。

北京量子信息科學(xué)研究院光量子通信與器件團(tuán)隊(duì)成員周來(lái)表示，量子密鑰分發(fā)基于量子的不可測(cè)量、不可克隆性，以及一次一密的加密方法，可實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全通信。

2018年英國(guó)東芝歐洲研究所提出新型雙場(chǎng)協(xié)議，使得安全成碼率以信道衰減的平方根線性下降，在無(wú)中繼的情況下可突破碼率界限，是實(shí)現(xiàn)500公里以上光纖量子通信的可行方案。雙場(chǎng)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)需要兩個(gè)異地的獨(dú)立激光源在第三方遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的單光子干涉，但通信雙方激光源的微小頻差與長(zhǎng)距離光纖造成的快速相位漂移都對(duì)干涉有重要影響。

周來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)方案是在遙遠(yuǎn)兩地間架設(shè)服務(wù)光纖作為傳輸媒介，然后通過(guò)時(shí)頻傳輸或者光學(xué)鎖相環(huán)等技術(shù)，完成兩地激光源的頻率鎖定。

袁之良團(tuán)隊(duì)首次將光頻梳技術(shù)應(yīng)用于雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)，一束單頻率的光通過(guò)電光調(diào)制器成為多頻率的光，且頻率像梳子上的梳齒一樣間隔均勻。研制出首個(gè)開放式架構(gòu)、無(wú)需服務(wù)光纖的新型雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低損耗光纖四百公里級(jí)、五百公里級(jí)、六百公里級(jí)的安全成碼，并且打破無(wú)中繼量子密鑰分發(fā)的碼率界限，成功演示了臂長(zhǎng)差為百公里的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，這也是目前最長(zhǎng)臂長(zhǎng)差記錄。

周來(lái)說(shuō)，相較之前的實(shí)驗(yàn)成果，量子信號(hào)光的相位漂移速率降低1000多倍，大大降低相位參考光的噪聲影響，有助于光纖量子密鑰分發(fā)距離向千公里級(jí)別突破。同時(shí)，基于光頻梳的開放式架構(gòu)有利于未來(lái)構(gòu)建多用戶多節(jié)點(diǎn)的城際量子保密網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)基于單光子干涉的分布式量子網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。(完)

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