中国科除夜完成高速度合用化量子密钥分发

 

中国科学技能除夜学郭光灿院士团队在合用化量子密钥分发研究方面掉落踪掉落踪次要盼看
。中国该团队韩正甫、科除科学陈巍、夜完银振强 、成高王双等与哈尔滨财富除夜学李琼团队合作，速度打破了量子态制备和单光子探测技能在高速、合用化量高信噪比和集成度的密钥彼此制约艰苦 ，初度独霸半导体单光子探测器，旧事完成了超出超导探测琐细的中国安然密钥率记实，验证了完成高功用合用化量子密钥分发设备的科除科学次要技能路途
。研究下场以“High-rate quantum key distribution with compact state preparation and 夜完detection”为题，4月30日在线宣布在《美国国度科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）上
。成高

图1 高速度合用化量子密钥分宣布示图

量子密钥分发经由过程将密钥编码在量子态中完成安然共享，速度是合用化量一种具有信息论安然的保密通信身手。完成高密钥率并兼顾理论放置身手 ，密钥是其走向独霸的关头。比来几年来，在高功用超导探测琐细的支撑下，量子密钥分发的安然密钥率较着汲引。跟着独霸需求的添加 ，琐细宏壮度和放置前提异常成为需求思虑的次要要素。《天然》杂志近期指出
 ：“面向真实全国独霸的合用化量子密钥分发但凡依托昂贵且高度宏壮的定制化考验考验室设备，这对除夜除夜都现代和谈而言出格具有挑衅性”（Developments towards real-world, practical quantum key distribution typically require expensive, highly sophisticated, bespoke laboratory equipment, which is particularly challenging for most modern protocols, Nature 640, 911–917 (2025)）
。是以，在贯穿连接高密钥率的同时促进对极低温超导琐细的依托并降低琐细宏壮度 ，成为鞭挞量子密钥分发进一步展开的关头问题
 。

韩正甫课题组多年来旋绕这一问题展开深切研究 ，分袂提出了多路途马赫-曾德尔量子态制备编制（npj Quant. Inf. 7, 75 (2021)） 
、单光子探测器建模优化编制（Phys. Rev. Appl. 13, 054027 (2020)、Phys. Rev. A 106, 062607(2022)）并研制了2.5GHz高速半导体探测器（Adv. Devices Instrum. 4, 0020 (2023)）。这些工作为高速度合用化量子密钥分发研究奠定出色的根本
。

图2 高速度合用化量子密钥分发琐细框图

在本研究中，研究团队构建了一种兼具高功用与可放置性的量子密钥分发琐细 。在量子态制备方面，团队提出了基于偏振改削双平行马赫-曾德尔筹划的集成化量子态制备筹划，完成了拐骗态和编码维度的一体化高速调制。在单光子探测方面，展开了雪崩光电二极管单光子探测技能 ，提出微弱雪崩旗子记号提取编制 ，在贯穿连接高屈就和低作古时分的同时有效阻拦噪声
。在此根本上，琐细在无需低温制冷等宏壮前提下完成晃荡运转，并在10千米和100千米光纤链路上分袂完成了60.33 Mbps和3.08 Mbps的安然密钥率记实 ，抵达了国际抢先程度，为高带宽需求下的量子通信局限化放置奠定根本。

中国科学技能除夜学特任副研究员范元冠杰 、博士生谢蔚鑫为论文合营第一作者
，王双传授为该论文通信作者
。研究工作掉落踪掉落踪了来自科技部 、国度天然科学基金委等多个项方针支撑 。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2521590123

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