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我国迷信家首次实现自在空间信道丈量装备无关

发布时间:2020-12-30

自由空间信道是另外种主要的信道。外太空简直真空,因此光信号损耗小,所以通过卫星的帮助可扩大量子通信距离。近年来,跟着“墨子号”量子科学实验卫星的胜利,基于卫星平台和地面光纤网相联合的量子通信已成为构建笼罩寰球量子通信网络的可行手腕。只管MDI-QKD在光纤中得到了实现,但由于大气湍流的存在,如何在不稳固的信道中实现量子干涉具备挑衅性,这使MDI-QKD未能在自由空间信道中实现。

MDI-QKD协议利用双光子干涉技术,打消了探测真个保险破绽,无需对测量端的量子设备进行平安性假设,其被以为是各种量子密钥分发协议中的最佳候选协议之一。自2012年首次提出以来,MDI-QKD协议已在光纤信道上得到疾速发展,在距离更远、密钥速率更高和网络验证等方面获得了进展。然而,因为光纤存在固有损耗的问题,量子信号不能像经典通信那样被放大,第九届粤甲 粤乙 第八届粤女五甲联赛常规赛周日结束。依据数据测算,通过1200公里的光纤,即便有每秒百亿发射率的单光子源和完善的探测器,也需数百万年才干树立一个比特的密钥。

因为自由空间信道的大气湍流损坏了空间模式,在进行干涉测量前,需用单模光纤进行空间滤波,由此带来的耦合效率低下和强度涨落是该研究的两大难点。为懂得决耦合效率低下的问题,研究人员开发出种基于随机梯度降落算法的、存在抵御强湍流才能的自适应光学系统,使双链路总信道效力晋升约4~10倍。光强的快捷涨落使光纤MDI-QKD系统中的时钟传递、光频比对方式难以直接利用于自由空间信道中。为此,研究人员在三个实验点分离应用了超稳晶抖擞为独立时钟源(Allen方差8×10-14);通过测量脉冲达到时光实时反馈,得到32 ps的独立时钟同步精度;在两个编码端分别使用HCN分子接收池校准光频,使干涉光的频率差小于10 MHz,从而实现了远距离独立激光器之间的锁频。

近日,中国科学技术大学教学潘建伟、彭承志、张强等与清华大学传授王向斌、中国科学院上海微体系与信息技术研究所研究员尤立星等配合,首次在国际上实现了基于远距离自由空间信道的丈量装备无关量子密钥散发(MDI-QKD)实验。相关研究成果以编纂推举(Editors' Suggestion)情势在线发表在《物理评论快报》上(Phys. Rev. Lett. 125, 260503 (2020))。美国物理学会Physics网站以Securing a Wireless Link with Quantum Physics为题,专门对该研究进行了报道。该研究不仅将MDI-QKD从光纤信道拓展到自由空间信道,也开启了在自由空间信道中实现基于远距离量子干涉的更庞杂的量子信息处置任务的可能。

得益于上述研究结果,研究职员应用王向斌提出的四强度优化协定,终极在上海城市大气信道中实现了第个自由空间MDI-QKD实验。两个信道长度分辨为7.7 km和11,香港数码挂牌一句真言.5 km,通讯双方Alice和Bob间距离为19.2 km,该距离超过了地球大气的等效厚度,这表明该研究向着基于卫星的MDI-QKD迈出坚实步。此外,在MDI-QKD以外的量子信息义务中,实现独破单光子在自由空间信道中长距离传布后的量子干预是不可防止的。该研究发展的相关技巧为在自由空间进行量子干涉的相干量子实验(如量子中继器、量子网络)开拓了途径,有利于在大空间标准中摸索量子力学与狭义绝对论融会等基础问题。

研讨工作得到科技部重点研发打算、国度天然迷信基金、中科院、上海市跟安徽省的支撑。

远间隔自在空间MDI-QKD试验安装图