中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所、濟(jì)南量子技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)，近日在全球量子保密通信領(lǐng)域取得革命性突破，成功實(shí)現(xiàn)基于雙場量子密鑰分發(fā)（TF-QKD）協(xié)議的400公里光纖信道下單秒密鑰生成率突破10Kbps，創(chuàng)下世界最長量子密鑰分發(fā)距離與最高密鑰生成效率雙項(xiàng)紀(jì)錄。

        量子密鑰分發(fā)技術(shù)（QKD）作為量子信息科學(xué)的核心應(yīng)用之一，其原理基于量子力學(xué)不可克隆定理與海森堡測不準(zhǔn)原理，通過光量子態(tài)調(diào)制傳遞密鑰信息，可從根本上抵御傳統(tǒng)算力攻擊與未來量子計(jì)算機(jī)的威脅，自1984年Bennett和Brassard提出首個(gè)QKD協(xié)議（BB84）以來，該技術(shù)歷經(jīng)單光子探測、誘騙態(tài)協(xié)議等關(guān)鍵突破，但傳統(tǒng)QKD系統(tǒng)受限于光纖信道損耗與噪聲干擾，密鑰生成率隨傳輸距離呈指數(shù)級(jí)衰減，此前國際最優(yōu)水平在300公里光纖中僅能維持約1Kbps的有效密鑰率。

        潘院士團(tuán)隊(duì)此次采用的TF-QKD協(xié)議由Hugo Lo等學(xué)者于2018年理論奠基，通過讓量子信號(hào)在光纖兩端同步發(fā)送并交匯于中繼節(jié)點(diǎn)，結(jié)合自主研發(fā)的高精度相位補(bǔ)償算法與抗偏振擾動(dòng)編解碼模塊，成功將信道等效損耗降低至傳統(tǒng)方案的平方根量級(jí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示其密鑰率在400公里時(shí)仍保持超線性衰減特性，且首次在工程級(jí)驗(yàn)證中同步實(shí)現(xiàn)誤碼率低于0.8%的穩(wěn)定傳輸，這一里程碑式進(jìn)展不僅將量子保密通信的經(jīng)濟(jì)適用距離拓展至省級(jí)行政區(qū)劃范圍，更通過兼容現(xiàn)有光纖通信頻段的共纖傳輸技術(shù)，為量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的融合組網(wǎng)掃清了障礙。

        作為我國"量子科技2030"戰(zhàn)略的核心支撐成果，該技術(shù)已納入"京滬干線"二期擴(kuò)容工程與粵港澳量子通信環(huán)網(wǎng)規(guī)劃，預(yù)計(jì)2025年形成覆蓋長三角、京津冀、珠三角的量子密鑰服務(wù)能力，為智慧城市、跨境金融、國防專網(wǎng)等國家重大需求構(gòu)建自主可控的量子安全底座，標(biāo)志著全球量子通信產(chǎn)業(yè)化競賽進(jìn)入以中國方案為主導(dǎo)的新階段。