中國科大郭光燦院士領導的中國科學院量子資訊重點實驗室在量子金鑰分發的研究方面取得重要進展。該實驗室的韓正甫教授及其合作者王雙、銀振强、何德勇、陳巍等實現了830公里光纖通道量子金鑰分發，將安全傳輸距離的世界紀錄提升了200餘公里，向實現千公里陸基量子保密通信邁出了重要的一步。相關研究成果於1月17日線上發表在國際知名學術期刊《NaturePhotonics》上。
量子金鑰分發基於量子物理的原理，在資訊理論安全的層面上提供了竊聽可感知的金鑰分發手段。光量子是量子資訊的天然載體，但是線路中不可避免的損耗限制了量子金鑰分發的安全距離，也是制約廣域量子保密通信網絡部署和應用的關鍵因素之一。囙此，如何延長光量子金鑰分發直接傳輸的安全距離，成為了當前極具挑戰的難點和焦點之一。
2018年提出的雙場協定突破了原有的理論極限，但其理論的完善和實驗科技的開拓極具挑戰性。郭光燦、韓正甫研究組在2019年首先提出了免相位後選擇的雙場類協定（Physical Review Applied，11，034053（2019）），並首次在300公里光纖通道中驗證了此類協定的可行性（Physical Review X，9，021046（2019））。
圖1.郭光燦、韓正甫團隊成果與國內外其他團隊成果的對比
經過2年多的探索，郭光燦、韓正甫團隊提出了改進的四相位調製雙場協定，並進一步提升了獨立光源的鎖相穩頻科技、高頻寬通道相位補償科技、以及高信噪比的單光子探測訊號甄別科技等關鍵科技，將光纖雙場量子金鑰分發的安全傳輸距離延長至830公里以上。相比於國內外其他研究團隊的工作，該成果不僅將傳輸距離從五、六百公里大幅提升至八百餘公里，而且將安全碼率提升了50～1000倍，為實現千公里量級陸基廣域量子保密通信網絡邁出了重要的一步。
王雙教授、銀振强教授是該工作的共同第一作者，何德勇高級工程師、陳巍研究員和韓正甫教授是該工作的共同通訊作者。該成果的合作單位還包括亨通光電、上海大學和俄羅斯Scontel公司等。這項工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中科院、教育部和安徽省的資助。
原文連結：https://www.nature.com/articles/s41566-021-00928-2