科学家初次实现超越400公里抗黑客进攻量子密钥分发 创世界纪录

　　中国科学手艺大学潘建伟及其同事张强、陈腾云与清华大学王向斌以及中科院上海微系统与信息手艺研究所、济南量子手艺研究院等单元科研人员协做，在国际上初次实现超越400公里抵御量子黑客进攻的丈量设备无关量子密钥分发。该功效近日颁发在国际物理学权势巨子期刊《物理评论快报》上 [Physical Review Letters 117, 190501 (2016)]， 被选为编纂选举（Editors’ Suggestion），并被美国物理学会《物理》杂志报导。该功效极大地鞭策了兼顾平安和适用的远间隔光纤量子通信的开展。

　　量子密钥分发能够为分隔两地的用户供给无前提平安的共享密钥。从1984年第一个量子密钥分发协议（BB84协议）提出以来，增加平安通信间隔、进步平安成码率和进步现实系统的平安性是开发适用性量子密钥分发最重要的三个目标。

　　近年来，中国科大潘建伟小组围绕上述三个目标停止了原创性的尝试研究，获得了一系各国际领先的功效：2013年，在国际上初次实现丈量设备无关的量子密钥分发[PRL 111, 130502 (2013)]，彻底处理了所有针对探测系统的黑客进攻，同年被美国物理学会评选为2013年度国际物理学严重停顿；2014年，将丈量设备无关的量子密钥分发平安通信间隔拓展至200公里[PRL 113, 190501 (2014)]，创造了新的世界纪录；2016年，又在国际上初次实现了基于不相信中继的量子密钥分发收集[PRX 6, 011024 (2016)]。不外，那些前期尝试成果的平安成码率较低，严峻限造了该量子通信手艺的现实利用。针对此问题，清华大学王向斌小组提出了4强度优化理论办法，能够大幅度进步平安成码率和平安间隔。理论阐发表白，该办法在典型尝试前提下能够将成码率进步近两个数量级，从而大幅度进步适用化程度。

　　2016年，潘建伟小组进一步通过开展不变的双光子干预手艺和系统长时间不变手艺，摘用王向斌团队开展的4强度优化理论办法，连系中科院上海微系统所研究员尤立星研造的高效低噪声超导纳米线单光子探测器，胜利地将丈量设备无关的量子密钥分发平安传输笔录拓展至404公里超低损耗光纤（由康宁公司供给）和311公里通俗光纤间隔，创造了光纤传输间隔新的世界纪录。特殊值得一提的是，在不异现实前提下，即便操纵完美单光子源，BB84协议也不克不及在那么长的传输间隔上得以实现。该尝试在207公里处的平安成码率比拟2014年的200公里尝试进步了500多倍，此中50多倍的进步来自4强度优化理论办法，而别的10倍的进步来自尝试手艺的改进。现实上，该尝试在102公里的平安成码率已经足以包管平安的语音通话，从而足够验证了丈量设备无关量子密钥分发的适用性。

　　该尝试得到审稿人的高度评判，赞扬“该尝试为量子密钥分发和量子通信最远传输笔录”，“是一个出色的成就”，“突破了BB84协议下单光子源的传输末极极限”。

　　该研究工做得到了中科院、国度天然科学基金委、科技部、教导部等部分以及山东省和济南高新区的撑持。

　　来源：中国科学手艺大学