原標題：新世界紀錄：中國科大成功實現(xiàn) 500 公里量級現(xiàn)場無中繼光纖量子密鑰分發(fā)

中國科學技術(shù)大學（中國科大）在量子通信領域取得了重大突破，成功實現(xiàn)了500公里量級現(xiàn)場無中繼光纖量子密鑰分發(fā)（QKD），這一成就創(chuàng)下了現(xiàn)場光纖量子保密通信新的世界紀錄。以下是對這一事件的詳細闡述：

一、事件背景

量子密鑰分發(fā)（QKD）是一種基于量子力學原理的保密通信方法，能夠?qū)崿F(xiàn)無條件安全的密鑰分發(fā)。然而，由于量子信號的衰減和探測器噪聲等因素的限制，QKD的傳輸距離一直受到限制。為了突破這一限制，中國科大潘建偉教授及其團隊與濟南量子技術(shù)研究院等合作單位共同開展了相關(guān)研究。

二、技術(shù)突破

1. 遠距離高性能單光子干涉技術(shù)：

• 團隊突破了現(xiàn)場遠距離高性能單光子干涉技術(shù)，這是實現(xiàn)長距離QKD的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2. 雙場量子密鑰分發(fā)（TF-QKD）協(xié)議：

• 采用了TF-QKD協(xié)議，該協(xié)議具有密鑰率隨信道透過率的平方根尺度下降的優(yōu)勢，特別適合遠距離QKD。

• 相比傳統(tǒng)協(xié)議，TF-QKD在遠距離傳輸時能夠保持較高的密鑰率。

3. 超導探測器與激光注入鎖定技術(shù)：

• 利用了中科院上海微系統(tǒng)所研制的超導探測器，提高了探測效率和信噪比。

• 采用了激光注入鎖定技術(shù)，實現(xiàn)了相隔幾百公里的兩個獨立激光器的波長鎖定，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和傳輸效率。

4. 實時補償系統(tǒng)與窄帶濾波技術(shù)：

• 針對現(xiàn)場復雜的鏈路環(huán)境，開發(fā)了光纖長度及偏振變化實時補償系統(tǒng)，減少了傳輸過程中的損耗和噪聲。

• 精心設計了QKD光源的波長，并通過窄帶濾波將現(xiàn)場光纜中其他業(yè)務的串擾噪聲濾除，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

三、實驗結(jié)果與意義

1. 實驗結(jié)果：

• 分別采用激光注入鎖定實現(xiàn)了428公里TF-QKD。

• 同時利用時頻傳遞技術(shù)實現(xiàn)了511公里TF-QKD，是目前現(xiàn)場無中繼光纖QKD最遠的傳輸距離。

2. 意義：

• 這一成就不僅創(chuàng)造了現(xiàn)場光纖無中繼QKD最遠距離新的世界紀錄，還打破了傳統(tǒng)無中繼QKD所限定的成碼率極限。

• 在實際環(huán)境中證明了TF-QKD的可行性，為實現(xiàn)長距離光纖量子網(wǎng)絡鋪平了道路。

• 推動了量子通信技術(shù)的發(fā)展，為構(gòu)建全球化量子通信網(wǎng)絡提供了有力支持。

四、未來展望

中國科大在量子通信領域的這一重大突破，不僅展示了中國在量子科技領域的領先地位，也為未來的量子通信應用提供了廣闊的前景。隨著技術(shù)的不斷進步和應用的不斷拓展，量子通信有望在保障信息安全、推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮重要作用。同時，這一成就也將激勵更多的科研工作者投身于量子科技的研究和發(fā)展中，共同推動人類科技的進步和創(chuàng)新。