中国实现百兆比特率量子密钥分发 比世界最快纪录提升10倍

据中国科学技术大学官网消息，该校潘建伟、徐飞虎等与上海微系统所、济南量子技术研究院、哈尔滨工业大学等单位的科研人员合作，通过发展高保真度集成光子学量子态调控、高计数率超导单光子探测等关键技术，首次在国际上实现百兆比特率的实时量子密钥分发，实验结果将此前的成码率纪录提升一个数量级。

该成果于3月14日在线发表于国际学术期刊《自然-光子学》（Nature Photonics）。

高码率量子密钥分发装置图 | 图源：中国科学技术大学官网

量子密钥分发（QKD）基于量子力学基本原理，可以实现原理上无条件安全的保密通信。提高 QKD 的成码率对其实用化起着至关重要的作用。高码率可为更多用户提供服务，实现大数据共享、分布式存储加密等高带宽需求的应用。

此前国际上最高的实时成码率是10Mb/s（10公里标准光纤信道下）。而中国研究团队实现了10公里标准光纤信道下115.8Mb/s的密钥率，较之前纪录提高了约一个数量级。

潘建伟、徐飞虎研究组发展了集成光子片上高速高保真度偏振态调制技术，系统重频达到2.5 GHz，量子比特误码率优于0.35%；结合中科院上海微系统所尤立星团队最新研制的八像素SNSPD，实现了高计数率、高效率的单光子探测，在每秒输入5.5亿个光子时仍能保持62%的探测效率；同时，研究组发展了偏振反馈控制、高速后处理模块等。

上述研究成果表明，QKD 可实现百兆比特率的实时密钥分发，满足高带宽通信需求，对未来量子通信的大规模实际应用具有重要意义。