中国科学家刷新纪录实现百兆比特率量子密钥分发

基于量子力学原理衍生出的量子密钥分发技术，可实现原理上无条件安全的保密通信。近期，中国科学技术大学潘建伟院士、徐飞虎教授等人，开发出高速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，实现百兆比特率的实时量子密钥分发，将国际成码率纪录提升一个数量级，对未来量子通信的大规模应用具有重要意义。3月14日国际著名学术期刊《自然·光子学》发表了该成果。

高码率量子密钥分发装置图。（中国科学技术大学供图）

提高量子密钥分发的成码率，对量子保密通信的实用化起着非常重要的作用。此前，在10公里标准光纤信道下，国际学术界最高的实时成码率是每秒10兆比特。为实现更高的密钥率，需要突破系统发送端、接收端和后处理等多个技术瓶颈。

近期，潘建伟、徐飞虎研究组与中科院上海微系统与信息技术研究所、济南量子技术研究院、哈尔滨工业大学等单位科研人员合作，开发出集成光子片上高速高保真度偏振态调制技术，结合中科院上海微系统所尤立星团队新研制的八像素超导纳米线单光子探测器，实现了高计数率、高效率的单光子探测。

在上述技术突破基础上，研究团队实现了10公里标准光纤信道下每秒115.8兆比特的密钥率，较之前纪录提高了约一个数量级。系统稳定运行超过50个小时，在传输距离328公里下码率超过每秒200比特。

科研人员介绍，这项研究成果表明，量子密钥分发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。