我首先验证长距离双场量子密钥分发的可行性

记者从中国科技大学了解到，潘建伟和他的同事张强、刘洋以及他们的国内合作伙伴已经在300公里的真实光纤中完成了双场量子密钥分配实验。相关研究成果最近在国际权威学术期刊《物理评论快报》上发表。

由于通信光纤的损耗和检测器的噪声，量子密钥分发系统通常只能在100公里内达到高比特率。目前，最安全的测量设备与量子密钥分发系统无关，最大编码距离为404公里，由潘剑伟团队在2016年实验实现。最近，英国东芝公司的科学家提出了一种新的量子密钥分配方案——双场量子密钥分配方案，该方案巧妙地利用单光子干涉的特性，将编码速率与距离的关系从一般量子密钥分配的线性关系提高到平方根的水平。因此，可以获得远远超过一般量子密钥分发方案的编码距离，理论上可以获得远高于一般量子密钥分发方案的编码速率，为长距离高性能量子密钥分发提供了一个新的方向。

然而，实现双场量子密钥分配方案的实验条件极其苛刻。研究人员提出了一种基于“发送不发送”的双域量子密钥分配方案，大大提高了对相位噪声的容忍度，并严格证明了安全性。他们开发了高速高稳定的锁相技术、高性能调制和链路相位估计方案，实现了在实际环境中相位变化剧烈的300公里光纤信道上的双场量子密钥分配。在考虑了统计波动和有限长度分析等重要理论要求后，密钥生成率达到2016年300公里实验的50倍，打破了一般非中继量子密钥分发方案最高编码率的理论极限，是唯一考虑有限码长效应的实验。

该成果不仅完全实现了300公里双场量子密钥分发，而且验证了700公里长距离光纤量子密钥分发的可行性，有望成为新一代长距离城际量子密钥分发的基础。评论家评论说这是“实际双场量子密钥分配中的一个重要里程碑”。(记者吴长锋)