北京量子信息科學(xue)研究院袁之良團隊首創量子密鑰分發開放式(shi)新架構，采用光頻(pin)梳技術，成(cheng)功實現(xian)615公(gong)里光纖(xian)量(liang)子(zi)通信。該架構(gou)在確保(bao)量(liang)子(zi)通信安全性的同(tong)時，能大(da)幅降低(di)系統建設成本，為我國建設多節點廣域量(liang)子(zi)網絡奠定基礎(chu)。相關(guan)成果(guo)日前發表于國際學術期(qi)刊《自然-通訊》。

　　安全是量子(zi)(zi)通(tong)信(xin)(xin)的最大特征(zheng)。作為量子(zi)(zi)通(tong)信(xin)(xin)的主(zhu)要(yao)方式之一，量子(zi)(zi)密鑰(yao)分發基(ji)于量子(zi)(zi)的不可測量性(xing)、不可克隆(long)性(xing)，借助“一(yi)(yi)次一(yi)(yi)密”的加密方式，為量子通信上(shang)了一(yi)(yi)把“安(an)全鎖”。“雙場”是目前所有量子密鑰分發協議中，最適(shi)合遠距離(li)傳輸的一(yi)(yi)種(zhong)。

　　北(bei)京量子(zi)信(xin)息科學研究院首席科學家袁之良介紹，雙(shuang)場(chang)架構下量子(zi)通信(xin)，需(xu)要(yao)相(xiang)距遙遠的(de)兩(liang)個(ge)獨立激光(guang)源各自發出“信號(hao)”。如果激光源發射的(de)“信號(hao)”頻率不同(tong)，就會出現(xian)傳輸中的(de)“信號(hao)”失(shi)誤。想要避免“信號(hao)”失(shi)誤，就需要一個能(neng)實現(xian)兩端(duan)“信號(hao)”頻率相同(tong)的(de)“工具”：服務光纖。這意味著通(tong)信兩端(duan)之間還需額(e)外架設(she)“一條路”，這也就構(gou)成了(le)由(you)“兩條路”構(gou)成的(de)傳統(tong)架構(gou)。

圖a為(wei)傳統閉合光纖架構。圖(tu)b為(wei)中(zhong)國科學家袁之良團隊首(shou)創(chuang)的開放(fang)式(shi)架構，能夠(gou)在(zai)確保量(liang)子通信(xin)安全性的同(tong)時降低系統建(jian)設成本。（受(shou)訪者制圖(tu)）

　　“傳統(tong)架構，意味著搭建雙倍長度的光(guang)纖，成本高且(qie)結構復(fu)雜，系統(tong)運行維護(hu)起來貴且(qie)困難，不(bu)利(li)于未(wei)來多節點廣(guang)域量(liang)子保密網絡的建設。”袁之良說。

　　此(ci)次我國科學家首創(chuang)的新架構新在何處(chu)？北京量子信(xin)息科學研究院光量子通(tong)信(xin)與器件團(tuan)隊成員周來打(da)了一個比方：“如(ru)果想要在(zai)北京、青島兩(liang)地之間進(jin)行‘量子通話(hua)’，過去需(xu)在(zai)遙遠的通信(xin)兩(liang)端(duan)之間連通‘兩(liang)條路’。新架構出現后‘一條路’就(jiu)已足夠(gou)。”

為“節省”下服務(wu)光(guang)(guang)纖但(dan)保留其發揮的作用(yong)，袁之良(liang)團隊首次將光(guang)(guang)頻(pin)(pin)(pin)梳(shu)技術應用(yong)于雙場量子密(mi)鑰分發。“光(guang)(guang)頻(pin)(pin)(pin)梳(shu)技術，就好(hao)比把(ba)(ba)一(yi)束單頻(pin)(pin)(pin)率(lv)的光(guang)(guang)，變成像多個‘梳(shu)子齒’一(yi)樣分隔開來、不同頻(pin)(pin)(pin)率(lv)的多束光(guang)(guang)。借助這把(ba)(ba)神奇的‘梳(shu)子’，無需架設服務(wu)光(guang)(guang)纖，即可(ke)實(shi)現通信(xin)兩端‘信(xin)號’的頻(pin)(pin)(pin)率(lv)校準，從而實(shi)現量子信(xin)息(xi)的準確傳(chuan)輸。”周來說。

　　此(ci)外，在實際的超長距離量(liang)子通(tong)信中，光(guang)纖不(bu)免會發(fa)生快速抖動，也(ye)會影響(xiang)傳輸“信(xin)(xin)號”的(de)準確。光(guang)頻梳技術還可同步解決光(guang)纖(xian)抖動的(de)問題，大(da)大(da)降(jiang)低噪聲(sheng)對(dui)量(liang)子(zi)信(xin)(xin)號的(de)影響(xiang)，確保光(guang)纖(xian)量(liang)子(zi)信(xin)(xin)息(xi)長(chang)距離傳輸的(de)精準。

　　“作為世界(jie)上首個(ge)開放式架構(gou)(gou)的(de)雙場量(liang)子(zi)(zi)密鑰分(fen)(fen)發系統，成功實(shi)(shi)現(xian)(xian)615公(gong)里的(de)光纖量(liang)子(zi)(zi)通(tong)信，在量(liang)子(zi)(zi)通(tong)信的(de)實(shi)(shi)現(xian)(xian)方案方面有了創(chuang)新突(tu)破。”《自然-通(tong)訊(xun)》審稿(gao)人之一、量(liang)子(zi)(zi)通(tong)信科學家(jia)王雙8日接受記者采(cai)訪時表示，這一新架構(gou)(gou)有助于(yu)光纖量(liang)子(zi)(zi)密鑰分(fen)(fen)發距離向(xiang)千公(gong)里級別(bie)突(tu)破，為未來我(wo)國(guo)建(jian)設多節點廣(guang)域量(liang)子(zi)(zi)網絡奠定基礎。（記者張漫子(zi)(zi)）

轉載自：新華網