【科技前沿】

　　光明日報合肥3月14日電（記者常河 通訊員王敏）日前，我國科學家通過發展高保真度集成光子學量子態調控、高計數率超導單光子探測等關(guan) 鍵技術，在國際上實現百兆比特率的實時量子密鑰分發，實驗結果將此前的成碼率紀錄提升一個(ge) 數量級。此項成果由中國科學技術大學潘建偉(wei) 院士、徐飛虎教授等與(yu) 中科院上海微係統與(yu) 信息技術研究所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業(ye) 大學等單位的科研人員合作。

　　量子密鑰分發（QKD）基於(yu) 量子力學基本原理，可以實現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(guan) 重要的作用。高碼率可為(wei) 更多用戶提供服務，實現大數據共享、分布式存儲(chu) 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10兆比特每秒（10公裏標準光纖信道下）。為(wei) 了實現更高的密鑰率，需要解決(jue) 係統發送端、接收端和後處理等技術瓶頸。在發送端，高碼率QKD需要高保真度的量子態調製，然而現有QKD係統在高速調製下會(hui) 產(chan) 生較高誤碼率；在接收端，同時具有高效率和高計數率能力的單光子探測器不可或缺，超導納米線單光子探測器（SNSPD）具有高效率和低噪聲的優(you) 點，但其計數率通常受到較長恢複時間的限製。

　　潘建偉(wei) 、徐飛虎研究組發展了集成光子片上高速高保真度偏振態調製技術，係統重頻達到2.5吉赫茲(zi) ，量子比特誤碼率優(you) 於(yu) 0.35%；結合中科院上海微係統所尤立星團隊最新研製的八像素SNSPD，實現了高計數率、高效率的單光子探測，在每秒輸入5.5億(yi) 個(ge) 光子時仍能保持62%的探測效率；同時，研究組發展了偏振反饋控製、高速後處理模塊等。

　　在上述技術突破的基礎上，研究團隊實現了10公裏標準光纖信道下115.8兆比特每秒的密鑰率，較之前紀錄提高了約一個(ge) 數量級；係統穩定運行超過50個(ge) 小時，在傳(chuan) 輸距離328公裏下碼率超過200比特每秒。

　　3月14日，該成果在線發表於(yu) 國際著名學術期刊《自然·光子學》雜誌。研究成果表明，QKD可實現百兆比特率的實時密鑰分發，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規模實際應用具有重要意義(yi) 。

　　《光明日報》（ 2023年03月15日 08版）