¡La distancia más larga del mundo! Científicos chinos establecen un nuevo récord para 509 km de comunicaciones cuánticas de fibra óptica
El 3 de marzo, un periodista del Science and Technology Daily supo del Instituto de Tecnología Cuántica de Jinan que después de la primera verificación experimental de la viabilidad de la distribución de claves cuánticas de doble campo a larga distancia, después de implementar un experimento de distribución de claves cuánticas de doble campo en Una fibra de 300 kilómetros en ambiente real, el profesor Wang Xiangbin y el investigador Liu Yang del Instituto de Tecnología Cuántica de Jinan cooperaron con el académico Pan Jianwei de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China nuevamente para realizar la distribución de claves cuánticas de doble campo (TF -QKD) de 509 kilómetros de fibra óptica de entorno real. Resultados relacionados han sido publicados en línea en la revista internacional autorizada "Physical Review Letters" recientemente. El profesor Wang Xiangbin y el profesor Zhang Qiang son coautores del artículo. Este logro estableció con éxito un nuevo récord mundial para la mayor distancia de transmisión de la distribución de claves cuánticas.
En la aplicación práctica de largo alcance de la distribución cuántica de claves (QKD), la pérdida de canal es el factor limitante más grave. TF-QKD utiliza interferencia de fotón único como un evento de detección efectivo, lo que hace que la velocidad de codificación segura disminuya linealmente con la raíz cuadrada de la atenuación del canal, e incluso puede romper fácilmente el límite lineal de velocidad de codificación QKD sin relé. Sin embargo, las condiciones de implementación de TF-QKD son bastante duras, requieren interferencia a nivel de fotón único de dos láseres independientes remotos, y al mismo tiempo es necesario lograr la estimación precisa de la deriva rápida de fase relativa de los enlaces de fibra de larga distancia. a través de resultados de detección de fotón único.
El aspecto teórico de este logro se basa en el protocolo de distribución de clave cuántica de doble campo "enviar-no enviar" propuesto por el profesor Wang Xiangbin, que mejora en gran medida la tolerancia del sistema al ruido de fase; En el aspecto experimental, el equipo del profesor Zhang Qiang adoptó la tecnología de transmisión de frecuencia de tiempo. Los láseres remotos independientes tienen el mismo bloqueo de longitud de onda y usan la luz de referencia de fase adicional para estimar la deriva de fase relativa de la fibra, garantizando las propiedades de seguridad de la medición. dispositivo. Finalmente, la distancia de codificación segura QKD se extendió con éxito a 509 kilómetros en el laboratorio, rompiendo el límite de velocidad de codificación teórica absoluta definida por el QKD tradicional sin relé. Al mismo tiempo, en comparación con otros experimentos de QKD de doble campo, la investigación tiene una ventaja única en términos de seguridad: no solo es independiente del equipo de medición, sino que también considera completamente la seguridad bajo una longitud de código limitada. Si la frecuencia de repetición del sistema se actualiza a 1 GHz y se utiliza en redes de comunicación cuántica de larga distancia, como la línea principal Beijing-Shanghai, la velocidad del código puede alcanzar 5 kbps a 300 kilómetros, lo que reducirá en gran medida el número de relés confiables en la red cuántica de fibra óptica redes de comunicación. Mejorar significativamente la seguridad de la red de comunicación secreta cuántica de fibra óptica.