作者:王敏 来源: 中国科学报 发布时间:2023-9-26
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科学家验证星地间测量设备无关量子密钥分发可行性

 

本报讯(记者王敏)近日,中国科学技术大学潘建伟院士、彭承志教授、曹原副研究员等与清华大学王向斌教授、中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星研究员等人合作,首次在国际上实现远距离测量设备无关的自由空间-光纤混合量子密钥分发网络实验。近日,相关成果在线发表于《物理评论快报》。

测量设备无关量子密钥分发协议利用双光子干涉技术消除了探测端的所有安全漏洞,无须对测量端的量子设备进行任何安全性假设,被认为是各种量子密钥分发协议中的最佳候选协议之一,而利用自由空间信道和卫星是目前实现全球化量子通信网络的最有效途径。2020年,实验团队在国际上首次将该协议拓展到自由空间信道。

在此次研究工作中,实验团队进一步挖掘测量设备无关量子密钥分发协议的潜能,并探索将其扩展到卫星平台的可行性。实现实用化的星地测量设备无关量子密钥分发网络,需要克服自由空间与光纤组网、白天高背景噪声以及多普勒频移等困难。量子干涉测量作为天然的星形网络节点,可非常方便地连接自由空间和光纤信道。实验团队通过构建多个发射端和信道,配合自适应光学技术和单模光纤耦合,演示了自由空间-光纤接口以及星形网络拓扑结构。同时,实验团队首次揭示,基于双光子干涉的符合探测可以使测量设备无关量子密钥分发协议获得极大的容忍背景噪声的能力,实现正午强烈日光背景下的测量设备无关量子密钥分发实验演示。

此外,针对星地间存在高速相对运动的情形,实验团队模拟并补偿卫星过境期间的多普勒频移,将全程的HOM干涉可见度提高到接近理论极限。通过这些实验研究,实验团队全方位验证了星地间测量设备无关量子密钥分发的可行性,为未来天地一体、高安全性的量子通信网络的构建奠定了坚实基础。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.100802

《中国科学报》 (2023-09-26 第1版 要闻)
 
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