中国科学技术学院郭光灿教授团队实现833.8公里的光纤量子秘钥分发，创下世界纪录！
日前，中国科学技术学院郭光灿教授团队韩正甫院长及其合作者王双、银振强、何德勇、陈巍等，实现833.8公里光纤量子秘钥分发，将安全传输距离世界纪录提高了200余公里，向实现千公里陆基量子保密通讯迈出重要一步。该成果近日在线发表于《自然·光子学》()。
量子秘钥分发(QKD)为基于数学合同、在远程对象之间信息共享的安全秘钥提供了一种有效解决方案。依照量子化学学定理，为保障量子通讯安全，携带讯号的光量子不能通过精典光学技术放大或传递。因而，信道的传输耗损限制了可传输的距离，这成为建立大规模量子保密通讯网路的重大障碍。
这次团队研究出一种可容忍超过140dB（分贝）的信道耗损，并实现833.8公里安全传授距离的QKD系统，创造了基于光纤的量子秘钥分发新纪录。据悉，经过改进的四相位调制双场合同量子传输距离，使安全分辨率比往年记录高出两个数目级，提高了50至1000倍。该研究成果在用于建设千公里规模的可靠、高效的地面量子保密通讯网路方面取得了突破。
怎么延长光量子秘钥分发直接传输的安全距离，仍然是世界当前极具挑战的难点之一。
量子秘钥分发(QKD)基于量子化学学的基本原理，在信息安全层面上提供了可感知监听的秘钥分发手段。光量子是量子信息的天然载体，但线路中不可防止的耗损量子传输距离，限制了量子秘钥分发的安全距离。这也是阻碍广域量子保密通讯网路布署和应用的关键诱因之一。
2018年，西班牙科学家提出双场量子秘钥分发合同，突破了原有的理论极限，但其理论的建立和实验技术的开拓仍极具挑战性。
2019年，郭光灿、韩正甫研究组率先提出了免相位后选择的双场类合同，并首次在300公里的光纤信道中验证了合同的可行性。
最终经过2年多的探求，研究团队提出改进的四相位调制双场合同，并进一步提高了独立光源的锁相稳频技术、高带宽信道相位补偿技术、高帧率的单光子侦测讯号甄别技术等关键技术，将光纤双场量子秘钥分发的安全传输距离，延长至前所未有的833.8公里。这一重大研究成果，向实现千公里量级的陆基广域量子保密通讯网路迈出关键一步。