百公里!我國創(chuàng)造世界量子直接通信最遠紀錄
科技日報北京4月12日電(記者華凌)記者12日從北京量子信息科學(xué)研究院獲悉,我國設(shè)計和實現(xiàn)一種相位量子態(tài)與時間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng),通信距離達百公里,是當(dāng)前世界最長的量子直接通信距離。
該研究成果由北京量子信息科學(xué)研究院、清華大學(xué)龍桂魯教授團隊和陸建華教授團隊共同攻關(guān),發(fā)表在最新一期的《光:科學(xué)與應(yīng)用》光學(xué)學(xué)術(shù)期刊在線版上。
據(jù)介紹,在以前的系統(tǒng)中,抽樣檢測和信息傳輸全部采用相位量子態(tài)。新系統(tǒng)采用相位量子態(tài)和時間戳量子態(tài)的混合編碼,時間戳量子態(tài)用于抽樣檢測,大大降低噪聲影響。而通信依然采用具有自補償性能的相位量子態(tài),因而新系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性和極低的本征誤碼率(沒有竊聽時的誤碼率),結(jié)合具有更強糾錯能力的極低碼率LDBCH編碼,有效提高安全通信容量、距離和速率。
龍桂魯表示,新系統(tǒng)在50MHz激光脈沖頻率下將最大可容忍損耗從5.1dB提升到18.4dB,在商用低損耗單模光纖中的最遠通信距離達100公里,突破之前18公里的最長距離。新系統(tǒng)的通信速率也得到提高,在30公里的光纖距離,通信速率達22.4kbps。新系統(tǒng)在激光脈沖頻率上還有很大的提升空間,相應(yīng)的通信距離、速率有望進一步提升,滿足部分場景的應(yīng)用需求。
該研究表明,使用現(xiàn)有的成熟技術(shù)手段,城市間的點對點量子直接通信可行;利用最近中英學(xué)者聯(lián)合提出的經(jīng)典安全中繼組網(wǎng)技術(shù),可以建設(shè)具有端對端安全的安全中繼量子網(wǎng)絡(luò),支撐多種應(yīng)用。其為實現(xiàn)《北京市“十四五”時期國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)規(guī)劃》中,建設(shè)基于安全中繼的城際量子示范網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)打下堅實基礎(chǔ)。
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