中國科學家刷新紀錄實現百兆比特率量子密鑰分發

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技術，可實現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，開發出高速高保真度集成光子學量子態調控、高計數率超導單光子探測等關鍵技術，實現百兆比特率的實時量子密鑰分發，將國際成碼率紀錄提升一個數量級，對未來量子通信的大規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》發表了該成果。

高碼率量子密鑰分發裝置圖。（中國科學技術大學供圖）

提高量子密鑰分發的成碼率，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。為實現更高的密鑰率，需要突破系統發送端、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與信息技術研究所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業大學等單位科研人員合作，開發出集成光子片上高速高保真度偏振態調制技術，結合中科院上海微系統所尤立星團隊新研制的八像素超導納米線單光子探測器，實現了高計數率、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量級。系統穩定運行超過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，量子密鑰分發可實現百兆比特率的實時密鑰分發，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規模實際應用具有重要意義。