量子通信网络更近一步！我国科学家实现模式匹配量子密钥分发

IT之家 2 月 5 日消息，中国科学技术大学潘建伟、陈腾云等与清华大学马雄峰合作，首次在实验上实现了模式匹配量子密钥分发。

IT之家获悉，相关研究成果已发表在国际学术期刊《物理评论快报》上，DOI：10.1103/PhysRevLett.130.030801。

研究成果表明，模式匹配量子密钥分发在不需激光器锁频锁相的条件下可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率，极大地降低了协议实现难度，对未来量子通信网络构建具有重要意义。

▲ 图源：中国科学技术大学

量子密钥分发 (QKD) 基于量子力学基本原理，可以实现理论上无条件安全的保密通信，因此在近几十年来一直是学术界的研究热点。

据介绍，模式匹配量子密钥分发协议 (MP-QKD) 是由清华大学马雄峰研究组于 2022 年提出的一种新型测量设备无关量子密钥分发协议，相较于原始的测量设备无关协议 (MDI-QKD) 可以将更多的探测事件用于成码，从而大幅提高成码率；相较于双场量子密钥分发协议 (TF-QKD) 和相位匹配协议（PM-QKD）可节省成本且降低了实际应用难度，同时对环境噪声有更好的抗干扰能力。

在该项目中，潘建伟、陈腾云研究组基于清华大学马雄峰研究组提出 MP-QKD 协议，利用极大似然估计的数据后处理方法精确地估算出两个独立激光器的频率差用于参数估计，并结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高效率单光子探测器，实现了实验室标准光纤百公里级、两百公里级、三百公里级以及超低损光纤四百公里级的安全成码，相较于之前的原始 MDI 实验，成码率有明显提升，并且在三百公里和四百公里距离上较之前实验成码率提升了 3 个数量级。