中國科學家刷新紀錄實現(xiàn)百兆比特率量子密鑰分發(fā)

新華社合肥3月14日電（記者徐海濤、戴威）基于量子力學原理衍生出的量子密鑰分發(fā)技術，可實現(xiàn)原理上無條件安全的保密通信。近期，中國科學技術大學潘建偉院士、徐飛虎教授等人，開發(fā)出高速高保真度集成光子學量子態(tài)調(diào)控、高計數(shù)率超導單光子探測等關鍵技術，實現(xiàn)百兆比特率的實時量子密鑰分發(fā)，將國際成碼率紀錄提升一個數(shù)量級，對未來量子通信的大規(guī)模應用具有重要意義。3月14日國際著名學術期刊《自然·光子學》發(fā)表了該成果。

高碼率量子密鑰分發(fā)裝置圖。（中國科學技術大學供圖）

提高量子密鑰分發(fā)的成碼率，對量子保密通信的實用化起著非常重要的作用。此前，在10公里標準光纖信道下，國際學術界最高的實時成碼率是每秒10兆比特。為實現(xiàn)更高的密鑰率，需要突破系統(tǒng)發(fā)送端、接收端和后處理等多個技術瓶頸。

近期，潘建偉、徐飛虎研究組與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業(yè)大學等單位科研人員合作，開發(fā)出集成光子片上高速高保真度偏振態(tài)調(diào)制技術，結合中科院上海微系統(tǒng)所尤立星團隊新研制的八像素超導納米線單光子探測器，實現(xiàn)了高計數(shù)率、高效率的單光子探測。

在上述技術突破基礎上，研究團隊實現(xiàn)了10公里標準光纖信道下每秒115.8兆比特的密鑰率，較之前紀錄提高了約一個數(shù)量級。系統(tǒng)穩(wěn)定運行超過50個小時，在傳輸距離328公里下碼率超過每秒200比特。

科研人員介紹，這項研究成果表明，量子密鑰分發(fā)可實現(xiàn)百兆比特率的實時密鑰分發(fā)，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規(guī)模實際應用具有重要意義。