近日，中國科學技術(shù)大學潘建偉、徐飛虎等與上海微系統(tǒng)所、濟南量子技術(shù)研究院、哈爾濱工業(yè)大學等單位的科研人員合作，通過發(fā)展高保真度集成光子學量子態(tài)調(diào)控、高計數(shù)率超導單光子探測等關(guān)鍵技術(shù)，首次在國際上實現(xiàn)百兆比特率的實時量子密鑰分發(fā)，實驗結(jié)果將此前的成碼率紀錄提升一個數(shù)量級。該成果于3月14日在線發(fā)表于國際學術(shù)期刊《自然-光子學》。
量子密鑰分發(fā)（QKD）基于量子力學基本原理，可以實現(xiàn)原理上無條件安全的保密通信。提高QKD的成碼率對其實用化起著至關(guān)重要的作用。高碼率可為更多用戶提供服務，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享、分布式存儲加密等高帶寬需求的應用。此前國際上最高的實時成碼率是10Mb/s（10公里標準光纖信道下）。為了實現(xiàn)更高的密鑰率，需要解決系統(tǒng)發(fā)送端、接收端和后處理等技術(shù)瓶頸。
潘建偉、徐飛虎研究組發(fā)展了集成光子片上高速高保真度偏振態(tài)調(diào)制技術(shù)，系統(tǒng)重頻達到2.5GHz，量子比特誤碼率優(yōu)于0.35%；結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所最新研制的八像素SNSPD，實現(xiàn)了高計數(shù)率、高效率的單光子探測；同時，研究組發(fā)展了偏振反饋控制、高速后處理模塊等。在上述技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，研究團隊實現(xiàn)了10公里標準光纖信道下115.8 Mb/s的密鑰率，較之前紀錄提高了約一個數(shù)量級；系統(tǒng)穩(wěn)定運行超過50個小時，在傳輸距離328公里下碼率超過200b/s。上述研究成果表明，量子密鑰分發(fā)可實現(xiàn)百兆比特率的實時密鑰分發(fā)，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規(guī)模實際應用具有重要意義。
