日韩一区二区三区在线免费观看-开心久久婷婷综合中文字幕-欧美激情91-久久国产福利-欧美日韩日本国产亚洲在线-国产精品极品国产中出

首頁 > 科技 > 正文

關(guān)鍵“信噪比”下降 833公里長的光纖上完成量子密鑰分發(fā)

2022-01-26 09:42:09來源：科技日報   

1月17日，知名的學(xué)術(shù)刊物《自然·光子學(xué)》在線發(fā)表了來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一項研究成果。中國科大郭光燦院士團隊韓正甫教授及其合作者，近期實現(xiàn)了833公里光纖量子密鑰分發(fā)，將安全傳輸距離世界紀錄提升了200余公里，向?qū)崿F(xiàn)千公里陸基量子保密通信邁出重要一步。

量子密鑰分發(fā)基于量子物理的基本原理，在信息安全層面上提供了竊聽可感知的密鑰分發(fā)手段。光量子是量子信息的天然載體，但線路中不可避免的損耗限制了量子密鑰分發(fā)的安全距離，也是制約廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)部署和應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。因此，如何延長光量子密鑰分發(fā)直接傳輸?shù)陌踩嚯x，成為當前極具挑戰(zhàn)的難點和焦點之一。

那么，在833公里長的光纖上完成量子密鑰分發(fā)，這個世界紀錄是怎樣創(chuàng)造出來的?

關(guān)鍵“信噪比”，降!降!降!

“光量子密鑰分發(fā)直接傳輸?shù)陌踩嚯x逐步逼近了1000公里級，這就為未來廣域量子通信網(wǎng)奠定很好基礎(chǔ)。”面對記者的來訪，中國科大韓正甫教授熱心地向記者解釋，將來構(gòu)建的廣域量子通信網(wǎng)，能夠分布在多個城市的，并且擁有城際骨干線路和具有城域子網(wǎng)。“這樣的分層結(jié)構(gòu)，為較多用戶提供服務(wù)的量子通信網(wǎng)絡(luò)。”

韓正甫教授告訴記者，影響量子密鑰分發(fā)傳輸距離的首要因素是信噪比。噪聲包括信道擾動、探測器暗計數(shù)等。原則上只要充分抑制噪聲就可以提升傳輸距離。“但是也不能說噪聲為零，就可以傳輸無限遠。”韓正甫教授進一步解釋道，這是因為線路除了噪聲還存在衰減，衰減會使得密鑰生成率降低，密鑰率太低無法滿足任何實際應(yīng)用需要，即使沒有噪聲，也失去了應(yīng)用價值。因此決定傳輸距離的主要因素是信噪比和衰減。

“我們團隊一直致力于實現(xiàn)長距離量子密鑰分發(fā)，2012年創(chuàng)造了206公里的記錄。2018年的時候我們在雙場協(xié)議的理論和實驗方面做出了一些關(guān)鍵性突破，實現(xiàn)了300公里光纖信道的雙場實驗，這是國際上首個在光纖信道中突破理論極限的實驗。”韓正甫教授告訴記者，這些工作中，課題組發(fā)展了協(xié)議理論分析的方法，突破了光源相位鎖定，信道相位補償?shù)葞醉楆P(guān)鍵技術(shù)，這為團隊實現(xiàn)833公里奠定了基礎(chǔ)。

“量子通信一直是競爭激烈的國際賽道。”韓正甫教授告訴記者，目前國際上，比較有競爭力的團隊是東芝劍橋研究所，他們是雙場協(xié)議原始理論提出者，實驗上也實現(xiàn)了600公里的雙場系統(tǒng)。此外，英國利茲大學(xué)，日本東京大學(xué)等在理論方面也有不少造詣。

突破“雙場協(xié)議”理論

2018年，英國科學(xué)家提出的雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議突破了原有的理論極限，但其理論的完善和實驗技術(shù)的開拓極具挑戰(zhàn)性。

“以前的協(xié)議一般是單光子協(xié)議，雖然也需要用到相干態(tài)，但是相干態(tài)是本地制備的，通過不等臂干涉，相位補償也比較容易。”韓正甫教授告訴記者，雙場協(xié)議不同于之前的協(xié)議，該協(xié)議主要基于可干涉的遠程異地制備的相干態(tài)，這就對光源提出了非常苛刻的要求。不僅光源，雙場協(xié)議還要求一對相干態(tài)經(jīng)過不同的、遠程信道傳輸后還可以近完美的干涉，這意味著信道相位補償也很有挑戰(zhàn)性。

“總的來說，雙場協(xié)議對實驗技術(shù)提出了很高的要求。在理論上，這個協(xié)議的安全性不是基于單光子描述的，因此較為復(fù)雜，所以理論上怎么證明安全性，怎么分析各種非完美特性也是必須要解決的問題。”韓正甫說。

經(jīng)過了一番認真的研究，韓正甫教授和他團隊認為，這個協(xié)議提出的主要目的是為了突破“密鑰率-信道損耗”極限。國外也有理論物理學(xué)家證明，原則上任何端到端的協(xié)議都不能突破一個叫做線性界的極限，因此傳輸距離非常受限。“雙場協(xié)議把測量裝置挪到了信道中間，基于單光子干涉，從而繞開了線性界的束縛，開辟了新的研究方向，是一個創(chuàng)新性很強的工作。”韓正甫說。

“但是雙場協(xié)議剛提出時，其安全性證明并不完善，且實驗上需要全局相位隨機化，并在傳輸后，由用戶篩選出相位匹配的情況才能產(chǎn)生密鑰，這些步驟降低了密鑰率，實驗實現(xiàn)也比較復(fù)雜。因此，在理論和實驗上，雙場協(xié)議開辟了新的方向，但是也意味著需要解決很多問題。”韓正甫表示，創(chuàng)新有時就先必須從突破固有的理論開始。

郭光燦、韓正甫研究組在2019年首先提出了免相位后選擇的雙場類協(xié)議，并首次在300公里光纖信道中驗證了此類協(xié)議的可行性。

創(chuàng)立 “四相位調(diào)制雙場協(xié)議”新理論

“2018年的時候，我們團隊首次在理論上證明，雙場協(xié)議的編碼模式，可以不做相位隨機化，也就不用相位后選擇了，這樣密鑰率可以顯著提高，實驗上也大幅度簡化了。”韓正甫告訴記者，他們的這個理論創(chuàng)新，當時令很多同行感到意外。因為之前學(xué)術(shù)界認為，全局隨機化是安全性的必要保障。

免相位后選擇協(xié)議的簡潔性和高密鑰率的優(yōu)勢，使得該協(xié)議成為量子通信領(lǐng)域競相討論熱點之一。“當然我們也注意到，我們的免相位后選擇協(xié)議由于編碼時完全丟棄了相位隨機化，極限安全距離有些降低。后來我們想到或許可以在編碼時適當增加幾個相位，這樣進一步混肴竊聽者的信息，從而可以延長安全距離。”韓正甫表示，他們設(shè)計出的四相位調(diào)制的雙場協(xié)議，結(jié)合了免相位后選擇協(xié)議和后選擇協(xié)議的一些特點，在極限情況下有特別的優(yōu)勢。

經(jīng)過2年多的探索，郭光燦、韓正甫團隊提出了改進的四相位調(diào)制雙場協(xié)議，并進一步提升了獨立光源的鎖相穩(wěn)頻技術(shù)、高帶寬信道相位補償技術(shù)、高信噪比的單光子探測信號甄別技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，將光纖雙場量子密鑰分發(fā)的安全傳輸距離延長至833公里。

大膽而嚴謹?shù)睦碚搫?chuàng)新突破，為中國量子通信在競爭激烈的國際賽道上又一次贏得優(yōu)勢。相比于國內(nèi)外其他研究團隊工作，韓正甫團隊這項成果不僅將光纖量子密鑰分發(fā)距離從500多公里大幅提升至833公里，而且將安全碼率提升了50-1000倍，為實現(xiàn)千公里量級陸基廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)邁出重要一步。

“事實上，創(chuàng)新是沒有止境的，未來量子密鑰分發(fā)的極限傳輸距離還很難預(yù)測。但是基于目前的發(fā)展趨勢，達到1000公里左右應(yīng)該是把握較大的。”韓正甫告訴記者，基于雙場類的協(xié)議，千公里的QKD骨干線路可能實現(xiàn)，這對于幅員遼闊的中國來說，實現(xiàn)大范圍國家中心城市之間的量子通信網(wǎng)絡(luò)有很大價值。

韓正甫教授也坦言，從根本上來看，雙場協(xié)議并不能改變密鑰率隨著距離指數(shù)衰減的事實，未來的洲際量子通信還是需要借助量子中繼的。“但是，量子中繼真正實用可能還需要比較長的時間，雙場協(xié)議可以解決當前的大部分問題吧。”韓正甫說。(吳長鋒)

責任編輯：hnmd003

相關(guān)閱讀

相關(guān)閱讀

精彩推送

推薦閱讀

欧美亚洲国产一区| 亚洲成aⅴ人片久久青草影院| 男人的j进女人的j一区| 欧洲成人一区| 亚洲精品无播放器在线播放| 伊人精品久久| 玖玖玖国产精品| 日韩免费大片| 午夜日韩影院| 国产精品视区| 一区二区动漫| 四虎884aa成人精品最新| 视频一区视频二区中文字幕| 久久精品国产免费| 成人性生交大片免费看96| 蜜臀av性久久久久av蜜臀妖精 | 欧美91在线|欧美| 久久久久久爱| 视频一区国产视频| 欧美激情1区2区| 欧美a级一区| 国产精品久久久久久久免费软件| 97精品久久| 欧美gvvideo网站| 国产一区日韩| 欧美资源在线| 欧美日韩爱爱| 日韩在线一区二区| 综合伊思人在钱三区| 亚洲国产一区二区在线观看| 成人午夜亚洲| 99国产精品免费视频观看| 懂色aⅴ精品一区二区三区| 99re8这里有精品热视频8在线| 超碰高清在线| 秋霞一区二区| av高清一区| 精品人人人人| 日日夜夜免费精品视频| av一区二区高清| 亚洲三级观看| 亚洲免费网站| 久久中文字幕一区二区| 亚洲国产福利| 精品国产乱码久久久| 成人午夜毛片| 欧美午夜不卡影院在线观看完整版免费| 欧美在线高清| 在线亚洲精品| 日韩精品视频中文字幕| 日韩一区二区三区在线免费观看| 久久精品凹凸全集| 一区二区高清| 久久国产精品久久w女人spa| 日本在线中文字幕一区| 高清不卡亚洲| 国产一在线精品一区在线观看| 国内精品美女在线观看| 日韩中文字幕不卡| 国产精品一线| 欧美日本精品| 日本不卡免费高清视频在线| 黄色免费大全亚洲| 麻豆精品一二三| 免费人成在线不卡| 九九热播视频在线精品6| 亚洲三级免费| 日韩免费一区| 伊人精品在线| 国产精品香蕉| 欧美激情性爽国产精品17p| 日韩一区精品字幕| 精品国产一区二区三区久久久蜜臀 | 亚洲女同中文字幕| 日韩美脚连裤袜丝袜在线| 成人免费一区| 免费xxxx性欧美18vr| 久久国产亚洲| 日韩成人精品| 91精品国产自产观看在线| 欧美a级在线观看| 日韩亚洲在线| 国产乱论精品| 国产精选一区| 日日噜噜夜夜狠狠视频欧美人 | 99亚洲一区二区| 精品国产午夜肉伦伦影院| 亚洲天天影视网| 91国拍精品国产粉嫩亚洲一区| 日韩视频二区| 激情另类综合| 精品视频日韩| 日韩免费电影在线观看| 永久亚洲成a人片777777| 日韩国产欧美一区二区| 中文高清一区| 欧美va天堂| 色婷婷久久久| 第四色在线一区二区| 久久综合欧美| 国内精品久久久久久久97牛牛| 日韩中文在线播放| 国产精品成人一区二区不卡| 欧美午夜不卡影院在线观看完整版免费| 欧美日韩网址| 日韩av中文字幕一区二区三区| 一区二区三区日本视频| 99精品国产一区二区青青牛奶| 在线天堂新版最新版在线8| 亚洲免费在线| 99国产精品久久久久久久 | 欧美三区在线| 日韩激情在线观看| 国产欧美日韩一区二区三区四区| 国产欧美一区二区三区国产幕精品| 密臀av在线播放| 国产一二在线播放| 视频在线观看91| 香蕉亚洲视频| 丝瓜av网站精品一区二区| 亚洲成人免费| 欧美日韩免费观看一区=区三区| 99久久夜色精品国产亚洲1000部 | 都市激情综合| 中文字幕在线视频网站| 成人三级高清视频在线看| 免播放器亚洲一区| 成人亚洲一区| 欧美好骚综合网| 综合久久2023| 青青久久精品| 99欧美精品| 日本在线一区二区| 日本成人中文字幕| 一区二区三区在线观看免费| 综合天堂久久久久久久| 亚洲欧洲日韩| 国产精品视频一区二区三区综合| 精品一区二区三区视频在线播放 | aa亚洲婷婷| 蜜桃91丨九色丨蝌蚪91桃色 | 成人一区二区| 欧美7777| 日产精品一区| 久久国产人妖系列| 日本网站在线观看一区二区三区| 麻豆免费精品视频| 综合国产在线| 日本一区二区三区视频在线看| 亚洲国产视频二区| 日韩精品一卡| 欧美特黄一区| sm捆绑调教国产免费网站在线观看| 日韩欧美字幕| 久久精品男女| 亚洲人成网www| 精品99在线| 欧美另类综合| 欧美国产美女| 久久99国产精品二区高清软件| 一区二区三区毛片免费| 日韩黄色一级片| 亚洲电影成人| 蜜乳av一区二区三区| 亚洲精品.com| 一区二区三区国产精华| 免费一区二区三区在线视频| 伊人春色之综合网| 蜜臀久久久久久久| 国产日韩欧美三级| 久久最新网址| 极品日韩av| 另类专区亚洲| 欧美黄在线观看| 欧美日韩一本| 欧美jizz| 中文字幕免费精品| 欧美三区视频| 噜噜噜在线观看免费视频日韩| 亚洲成人不卡| 国产在线日韩精品| 一区三区在线欧| 久久久久久久| 欧一区二区三区| 亚洲天堂偷拍| 亚洲黄色网址| 欧美一级片网址| 亚洲婷婷在线| 日本免费一区二区三区四区| 国产传媒欧美日韩成人精品大片| 视频福利一区| 香蕉伊大人中文在线观看| 综合激情一区| 亚洲第一网站| 亚洲黑人在线| 亚洲欧美日本国产| 日韩中文字幕1| 中文在线日韩| 91精品电影| 羞羞视频在线观看欧美 |