Najdłuższy dystans na świecie! Chińscy naukowcy ustanowili nowy rekord w zakresie 509 km światłowodowej komunikacji kwantowej
3 marca reporter z Science and Technology Daily dowiedział się od Instytutu Technologii Kwantowej Jinan, że po pierwszej eksperymentalnej weryfikacji wykonalności dwukierunkowej dystrybucji klucza kwantowego na duże odległości, po wdrożeniu eksperymentu dystrybucji klucza kwantowego z dwoma polami w światłowód o długości 300 kilometrów w prawdziwym środowisku, profesor Wang Xiangbin i badacz Liu Yang z Jinan Institute of Quantum Technology ponownie współpracowali z akademikiem Pan Jianwei z University of Science and Technology of China ponownie, aby zrealizować podwójny rozkład kwantowego klucza kwantowego (TF -QKD) 509 kilometrów rzeczywistego światłowodu. Podobne wyniki opublikowano niedawno w międzynarodowym autorytatywnym czasopiśmie „Physical Review Letters”. Profesor Wang Xiangbin i profesor Zhang Qiang są współautorami artykułu. Osiągnięcie to ustanowiło nowy rekord świata w zakresie najdłuższej odległości transmisji klucza kwantowego.
W praktycznym zastosowaniu kwantowej dystrybucji klucza (QKD) w dalekim zasięgu utrata kanału jest najpoważniejszym czynnikiem ograniczającym. TF-QKD wykorzystuje interferencję pojedynczego fotonu jako skuteczne zdarzenie wykrywania, które powoduje liniowe zmniejszenie bezpiecznej szybkości kodowania wraz z pierwiastkiem kwadratowym tłumienia kanału, a nawet może z łatwością przełamać limit liniowy częstotliwości kodowania QKD bez przekaźnika. Jednak warunki implementacji TF-QKD są dość surowe, wymagające interferencji na poziomie pojedynczego fotonu dwóch odległych niezależnych laserów, a jednocześnie należy osiągnąć dokładne oszacowanie względnego szybkiego przesunięcia fazowego długich połączeń światłowodowych poprzez wyniki wykrywania pojedynczego fotonu.
Teoretyczny aspekt tego osiągnięcia oparty jest na protokole dystrybucji kwantowej klucza kwantowego „wysyłaj i nie wysyłaj” zaproponowanym przez profesora Wanga Xiangbina, co znacznie poprawia tolerancję systemu na szum fazowy; w aspekcie eksperymentalnym zespół profesora Zhanga Qianga zastosował technologię transmisji czasowo-częstotliwościowej. Niezależne odległe lasery mają tę samą blokadę długości fali i wykorzystują dodatkowe światło odniesienia fazy do oszacowania względnego przesunięcia fazowego światłowodu, zapewniając właściwości bezpieczeństwa pomiaru urządzenie. Wreszcie bezpieczna odległość kodowania QKD została z powodzeniem przedłużona do 509 kilometrów w laboratorium, przełamując absolutną teoretyczną granicę szybkości kodowania określoną przez tradycyjny nie przekaźnikowy kod QKD. Jednocześnie w porównaniu z innymi eksperymentami QKD z dwoma polami badanie ma wyjątkową przewagę pod względem bezpieczeństwa: jest nie tylko niezależne od sprzętu pomiarowego, ale także w pełni uwzględnia bezpieczeństwo przy ograniczonej długości kodu. Jeśli częstotliwość powtarzania systemu zostanie zwiększona do 1 GHz, wykorzystywana w kwantowych sieciach komunikacyjnych na duże odległości, takich jak linia główna Pekin-Szanghaj, szybkość kodowania może osiągnąć 5 kb / s przy 300 km, co znacznie zmniejszy liczbę zaufanych przekaźników w kwantowym włóknie światłowodowym sieć komunikacyjna. Znacząco poprawia bezpieczeństwo światłowodowej kwantowej tajnej sieci komunikacyjnej.