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基于量子力學(xué)原理衍生出的量子密鑰分發(fā)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)原理上無條件安全的保密通信。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、徐飛虎教授等人，開發(fā)出高速高保真度集成光子學(xué)量子態(tài)調(diào)控、高計(jì)數(shù)率超導(dǎo)單光子探測等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)百兆比特率的實(shí)時(shí)量子密鑰分發(fā)，將國際成碼率紀(jì)錄提升一個(gè)數(shù)量級，對未來量子通信的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。3月14日國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》發(fā)表了該成果。

高碼率量子密鑰分發(fā)裝置圖。(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖)

提高量子密鑰分發(fā)的成碼率，對量子保密通信的實(shí)用化起著非常重要的作用。此前，在10公里標(biāo)準(zhǔn)光纖信道下，國際學(xué)術(shù)界最高的實(shí)時(shí)成碼率是每秒10兆比特。為實(shí)現(xiàn)更高的密鑰率，需要突破系統(tǒng)發(fā)送端、接收端和后處理等多個(gè)技術(shù)瓶頸。

近期，潘建偉、徐飛虎研究組與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、濟(jì)南量子技術(shù)研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位科研人員合作，開發(fā)出集成光子片上高速高保真度偏振態(tài)調(diào)制技術(shù)，結(jié)合中科院上海微系統(tǒng)所尤立星團(tuán)隊(duì)新研制的八像素超導(dǎo)納米線單光子探測器，實(shí)現(xiàn)了高計(jì)數(shù)率、高效率的單光子探測。

在上述技術(shù)突破基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了10公里標(biāo)準(zhǔn)光纖信道下每秒115.8兆比特的密鑰率，較之前紀(jì)錄提高了約一個(gè)數(shù)量級。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行超過50個(gè)小時(shí)，在傳輸距離328公里下碼率超過每秒200比特。

科研人員介紹，這項(xiàng)研究成果表明，量子密鑰分發(fā)可實(shí)現(xiàn)百兆比特率的實(shí)時(shí)密鑰分發(fā)，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

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