作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域，量子通信對(duì)于保障關(guān)鍵領(lǐng)域信息安全有著重大價(jià)值和應(yīng)用前景

615公里新架構(gòu)光纖量子通信成功實(shí)現(xiàn)

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。

周來說，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。

周來說，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。

量子通信市場(chǎng)規(guī)模有望突破千億元

量子通信科學(xué)家王雙近日接受媒體采訪時(shí)表示，作為世界上首個(gè)開放式架構(gòu)的雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)615公里的光纖量子通信，在量子通信的實(shí)現(xiàn)方案方面有了創(chuàng)新突破。這一新架構(gòu)有助于光纖量子密鑰分發(fā)距離向千公里級(jí)別突破，為未來我國(guó)建設(shè)多節(jié)點(diǎn)廣域量子網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

量子科技是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。其中，實(shí)用化走在最前列的量子通信技術(shù)，對(duì)于保障關(guān)鍵領(lǐng)域信息安全有著重大價(jià)值和應(yīng)用前景。《國(guó)家“十四五”規(guī)劃與2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢(shì)，要加快布局量子計(jì)算、量子通信、神經(jīng)芯片、DNA存儲(chǔ)等前沿技術(shù)。

新思界產(chǎn)業(yè)研究中心認(rèn)為，現(xiàn)階段量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模依然較小，未來隨著技術(shù)日益成熟，其建設(shè)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。預(yù)計(jì)到2026年，我國(guó)量子通信市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1100億元以上。