De langste afstand ter wereld! Chinese wetenschappers vestigen nieuw record voor 509 km glasvezel Quantum Qommunications
Op 3 maart vernam een verslaggever van Science and Technology Daily van het Jinan Institute of Quantum Technology dat na de eerste experimentele verificatie van de haalbaarheid van de lange-afstands dual-field quantum key distributie, na het implementeren van een dual-field quantum key distributie-experiment in een vezel van 300 kilometer in de echte omgeving, werkten professor Wang Xiangbin en onderzoeker Liu Yang van het Jinan Institute of Quantum Technology opnieuw samen met de academicus Pan Jianwei van de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China om de dual field quantum key distribution (TF) te realiseren -QKD) van 509 kilometer glasvezel uit de echte omgeving. Gerelateerde resultaten zijn onlangs online gepubliceerd in het internationale gezaghebbende tijdschrift "Physical Review Letters". Professor Wang Xiangbin en Professor Zhang Qiang zijn corresponderende auteurs van het artikel. Deze prestatie vestigde met succes een nieuw wereldrecord voor de langste transmissieafstand van de quantum key-distributie.
Bij de praktische toepassing van quantum key distributie (QKD) op lange afstand is kanaalverlies de ernstigste beperkende factor. TF-QKD gebruikt interferentie met één foton als een effectieve detectiegebeurtenis, waardoor de veilige coderingssnelheid lineair afneemt met de vierkantswortel van de kanaalverzwakking, en zelfs de QKD-coderingssnelheid lineaire limiet zonder relais gemakkelijk kan doorbreken. De implementatieomstandigheden van TF-QKD zijn echter behoorlijk hard, waardoor interferentie op enkel foton-niveau vereist is door twee onafhankelijke lasers op afstand, en tegelijkertijd moet de nauwkeurige schatting van de relatieve fase snelle drift van glasvezelverbindingen over lange afstand worden bereikt door enkelvoudige foton detectieresultaten.
Het theoretische aspect van deze prestatie is gebaseerd op het "verzenden-niet-verzenden" dual-field quantum key distributie-protocol dat is voorgesteld door professor Wang Xiangbin, dat de tolerantie van het systeem voor faseruis aanzienlijk verbetert; in het experimentele aspect heeft het team van professor Zhang Qiang gebruik gemaakt van tijdfrequentie-transmissietechnologie. De onafhankelijke lasers op afstand hebben hetzelfde golflengteslot en gebruiken het extra fase-referentielicht om de relatieve faseafwijking van de vezel te schatten, waardoor de veiligheidseigenschappen van de meting worden gegarandeerd apparaat. Ten slotte werd de veilige codeerafstand van QKD met succes verlengd tot 509 kilometer in het laboratorium, waarmee de absolute theoretische coderingssnelheidslimiet die werd gedefinieerd door de traditionele QKD zonder relais, werd overtreden. Tegelijkertijd heeft het onderzoek, vergeleken met andere dual-field QKD-experimenten, een uniek voordeel op het gebied van beveiliging: het is niet alleen onafhankelijk van de meetapparatuur, maar houdt ook volledig rekening met de beveiliging onder een beperkte codelengte. Als de herhalingsfrequentie van het systeem wordt opgewaardeerd naar 1 GHz die wordt gebruikt in kwantumcommunicatienetwerken over lange afstand, zoals de hoofdlijn Peking-Shanghai, kan de codesnelheid 5 kbps bereiken op 300 kilometer, wat het aantal vertrouwde relais in backbone-glasvezelquantum sterk zal verminderen. communicatie netwerken. Aanzienlijke verbetering van de beveiliging van het kwantumgeheime communicatienetwerk van optische vezels.