再创纪录！济南量子研究院实现无中继千公里光纤有限码长量子密钥分发

2023年12月17日，济南量子技术研究院联合中国科学技术大学、中国科学院上海微系统研究所，组成研究团队，采用低串扰相位参考信号控制、极低噪声单光子探测器等技术，在考虑有限码长效应条件下，实现了1002公里光纤距离的量子密钥分发。该工作不仅创造了现实数据长度条件量子密钥分发距离的世界纪录，通过性能优化，也提供了城际量子通信高速率主干链路的方案。

量子密钥分发技术基于量子物理，可以实现安全的密钥分发。近些年，针对量子分发研究的一个重点问题，是如何提高点对点量子密钥分发的工作距离。与经典通信不同，由于量子密钥分发利用单光子信号传递量子态，因此不能采用光放大器等设备对信号进行放大。因此，点对点量子密钥分发的距离严重受限于随距离指数增加的光纤损耗。最近提出的双场量子密钥分发协议大大提升了量子密钥分发的工作距离，可实现类似采用单个量子中继的密钥分发性能。以往工作已经在实验室实现了最远1002公里光纤距离的量子密钥分发，但在这个极限距离下的密钥分发，做了渐进极限的假设。现实条件下，由于可采集的数据长度一定是有限的，因此必须考虑有限码长等效应，才能保证最终分发密钥的安全性。

本次最新进展在最远1002公里实验室光纤中，验证了考虑有限码长效应条件下，实现双场量子密钥分发的可行性，创造了考虑现实数据长度条件下，光纤无中继量子密钥分发距离的世界纪录。通过对202公里到505公里等较短距离的信号态光强、时间占空比等参数进行优化，实现较高成码率。例如，在202公里获得111.74kbps成码率。验证了在城际距离条件下，该协议的现实可用性。