Die längste Entfernung der Welt! Chinesische Wissenschaftler stellen neuen Rekord für 509 km faseroptische Quantenkommunikation auf
Am 3. März erfuhr ein Reporter von Science and Technology Daily vom Jinan Institute of Quantum Technology, dass nach der ersten experimentellen Überprüfung der Machbarkeit der Langstrecken-Quantenschlüsselverteilung mit zwei Feldern nach der Durchführung eines Experiments mit Quantenschlüsselverteilung mit zwei Feldern in Professor Wang Xiangbin und der Forscher Liu Yang vom Jinan-Institut für Quantentechnologie, eine Faser von 300 Kilometern in realer Umgebung, arbeiteten erneut mit dem Akademiker Pan Jianwei von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China zusammen, um die Dual-Field-Quantenschlüsselverteilung (TF) zu realisieren -QKD) von 509 Kilometern Glasfaser für die reale Umgebung. Verwandte Ergebnisse wurden kürzlich online in der internationalen maßgeblichen Zeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht. Professor Wang Xiangbin und Professor Zhang Qiang sind gemeinsam korrespondierende Autoren des Papiers. Diese Errungenschaft stellte erfolgreich einen neuen Weltrekord für die längste Übertragungsentfernung der Quantenschlüsselverteilung auf.
Bei der langfristigen praktischen Anwendung der Quantenschlüsselverteilung (QKD) ist der Kanalverlust der schwerwiegendste begrenzende Faktor. TF-QKD verwendet Einzelphotoneninterferenz als effektives Detektionsereignis, wodurch die sichere Codierungsrate linear mit der Quadratwurzel der Kanaldämpfung abnimmt und sogar die lineare Grenze der QKD-Codierungsrate ohne Relais leicht überschritten werden kann. Die Implementierungsbedingungen von TF-QKD sind jedoch ziemlich hart und erfordern eine Interferenz auf Photonenebene von zwei entfernten unabhängigen Lasern, und gleichzeitig muss die genaue Schätzung der relativen phasenschnellen Drift von Fernfaserverbindungen erreicht werden durch Einzelphotonendetektionsergebnisse.
Der theoretische Aspekt dieser Leistung basiert auf dem von Professor Wang Xiangbin vorgeschlagenen Doppelfeld-Quantenschlüsselverteilungsprotokoll "Senden-Nicht-Senden", das die Toleranz des Systems gegenüber Phasenrauschen erheblich verbessert. Im experimentellen Aspekt übernahm das Team von Professor Zhang Qiang die Zeit-Frequenz-Übertragungstechnologie. Die unabhängigen Fernlaser haben die gleiche Wellenlängensperre und verwenden das zusätzliche Phasenreferenzlicht, um die relative Phasendrift der Faser abzuschätzen und die Sicherheitseigenschaften der Messung sicherzustellen Gerät. Schließlich wurde die sichere QKD-Codierungsentfernung im Labor erfolgreich auf 509 Kilometer erweitert, wodurch die absolute theoretische Codierungsratengrenze überschritten wurde, die durch die herkömmliche QKD ohne Relais definiert wurde. Gleichzeitig hat die Forschung im Vergleich zu anderen QKD-Experimenten mit zwei Feldern einen einzigartigen Sicherheitsvorteil: Sie ist nicht nur unabhängig von den Messgeräten, sondern berücksichtigt auch die Sicherheit bei einer begrenzten Codelänge vollständig. Wenn die Systemwiederholungsfrequenz auf 1 GHz erhöht wird, die in Quantenkommunikationsnetzen über große Entfernungen wie der Hauptleitung Peking-Shanghai verwendet wird, kann die Coderate bei 300 Kilometern 5 kbit / s erreichen, wodurch die Anzahl vertrauenswürdiger Relais im Backbone-Glasfaserquanten erheblich reduziert wird Kommunikationsnetzwerke. Deutliche Verbesserung der Sicherheit des quantengeheimen Kommunikationsnetzwerks für optische Fasern.