Nature子刊一种新技术可改善长距离量子密钥分发在现实世界的领域

江苏激光联盟导读：

来自自然子刊最新研究。

由意大利INRIM与Toshiba Europe合作，在意大利量子主干网200公里处进行的一项实验表明，相干激光干涉技术显著提高了长距离、真实世界网络中的量子密钥分发协议的性能。这项研究发表在《 Nature Communications》杂志上。

来源：Unsplash/CC0 Public Domain

量子密钥分发(QKD)协议使加密密钥在遥远的各方之间共享，具有量子力学定律所保证的内在安全性。这是通过单光子的传输而实现的，单光子是构成光的基本粒子。

对这一主题的兴趣远远超出了科学界，并且现在具有很强的战略和商业意义。在“欧洲量子通信基础设施”计划中，欧洲委员会的目标是在未来10年内将量子密钥分发技术整合到整个欧盟的特定服务中，INRIM将参与OQTAVO项目中该基础设施的设计。

实现长距离量子网络的主要障碍之一是量子信号的“脆弱性”:单光子态携带的能量极低，很难被检测到，考虑到99%的能量在通过电信光纤传输100公里后就会丢失，更是如此。此外，剩余单光子态所携带的信息被严重扭曲。

地图和实验设置。

INRIM已经在计量环境中研究了这些问题，并与其他nmi合作，开发了特定的激光干涉测量技术，允许恢复通过远程光纤传输的信息。如今，这些技术是最先进的原子钟比较的核心。

现在，随着相干激光干涉测量、单光子技术和量子计量的协同开发，INRIM表明包含在单光子态的信息可以显著改善，允许更低的错误率和增加交换信息的长度。这些改进为利用双场量子密钥分发技术实现更高效的QKD协议铺平了道路，该技术目前被认为是长程量子网络最有前途的候选者。

该实验是沿着意大利量子主干的200公里跨度进行的，这是一个由INRiM开发的1800公里的基础设施，用于意大利的研究设施和高科技公司，以及基础物理、地球物理遥感和量子技术的科学应用。

相位随时间的波动。

这项研究也是与商业量子技术产品开发的领先公司东芝欧洲公司和活跃在意大利北部的网络供应商TOP-IX财团合作的结果，该财团将其部分基础设施用于这项研究。

这种协同作用使研究人员在发展欧洲量子通信基础设施的道路上取得了杰出的成果。

QKD激光长期干扰。

来源：Coherent phase transfer for real-world twin-field quantum keydistribution, Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-021-27808-1

江苏激光联盟陈长军原创作品！