北大研究团队实现国际传输距离最远的相干态连续变量量子密钥分发

相干态连续变量量子密钥分发(Continuous-Variable Quantum Key Distribution,简称CV-QKD)具有成码高、采用光通信通用器件实现、可与现有光通信业务共纤同传等突出优势,具有重要的实际应用价值。由于CV-QKD系统量子态本身非常微弱,长距离传输会进一步降低信号的功率,增加系统的噪声,导致信噪比极低,提取安全密钥非常困难。因此,CV-QKD系统的安全传输距离始终不能超过100 km,制约了其实际应用。

信息科学技术学院电子学系量子信息技术团队与北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室、英国约克大学、中国电子科技集团公司第三十研究所合作,提出了超远距离传输下系统过量噪声压制与极低信噪比下密钥高效提取等新方法,解决了传输距离受限的难题,将CV-QKD系统实验室光纤的安全传输记录提升到202.81 km。其中超远距离传输下系统过量噪声压制方法为北京大学量子信息技术团队所提出,可根据信道环境动态调节量子信号和相位参考信号的强度以提升系统相位补偿精度,实现超远距离传输下系统过量噪声的抑制。利用该方法,研究人员将CV-QKD系统过量噪声成功压制在0.0081N0(N0为散粒噪声方差),在几乎所有距离上,系统过量噪声都优于之前的实验结果。安全传输距离与密钥生成速率两项核心指标均处于世界领先水平。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

北大研究团队实现国际传输距离最远的相干态连续变量量子密钥分发

相干态连续变量量子密钥分发系统的示意图

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实验所测得的系统传输码率与传输距离之间关系,系统实现的安全传输距离超过200km

相关研究成果以“Long-Distance Continuous-Variable Quantum Key Distribution over 202.81 km of Fiber”为题,于2020年6月30日在线发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters,第125卷,文章号010502)。北京大学信息学院电子学系郭弘教授与北京邮电大学喻松教授为论文共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金重点项目和信息光子学与光通信国家重点实验室项目的支持。 [北大信息科学技术学院]

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