通过实施一种新的信号稳定技术，研究人员能够使用双场量子密钥分配(QKD)协议在605公里长的光纤上实现安全的量子通信。新的示范为高度安全的量子加密信息的长距离传输铺平了道路，比如在城市之间。
来自英国东芝欧洲有限公司和利兹大学的Mirko Pittaluga将在2021年11月1日至4日举行的光学与激光科学前沿大会(FiO LS)全虚拟会议上展示这项研究。Pittaluga的演讲安排在11月1日星期一美国东部时间07:00 (UTC - 04:00)。
Mirko Pittaluga说:“这项研究首次将基于光纤的量子通信范围扩展到600公里以上，我们认为我们在这里引入的技术可能与其他相敏单光子应用相关。”“这将使我们能够建立国家和大陆规模的光纤网络，连接主要的大都市地区。加上卫星连接，我们现在可以设想真正的全球量子网络，”东芝欧洲公司(Toshiba Europe)量子技术部门负责人安德鲁·希尔兹(Andrew Shields)继续说。
QKD允许不同地方的两个用户通过交换光子来建立一个共同的秘密比特串，这些光子通常是通过光纤传输的。实现长距离传输是实际实施量子通信的最大挑战之一，因为光子在信号因散射或吸收而衰减之前所能传播的距离有一个基本的限制。传统光纤数据传输的光中继器解决了这一问题，但量子编码信息的中继器难以建立。
新开发的双场QKD协议有潜力克服距离限制，但需要新的方法来使用光纤长度超过500公里。在新的工作中，研究人员开发了一个实验装置和相位稳定技术的双场QKD。这种基于波分复用的稳定方法，使用不同波长的两个光学参考信号来最小化远距离的相位波动。
研究团队证明，在605公里长的量子信道中，这种新方法可以实现类似中继器的性能，同时容忍超过100 dB的传统光学损耗限制。他们还能够测试TF-QKD协议的不同变体。这种新的稳定方法也可以应用于其他量子通信协议和应用，如改进干涉望远镜。
这些结果是在实验室环境中获得的，但最近获得的实验证据证实了这种稳定技术在现场部署的纤维上的适用性。该团队目前正在进行现场试验测试。
关于FiO LS
光学前沿(FiO)，光学年会(前身为OSA)与激光科学(Laser Science)，美国物理学会激光科学分部(APS-DLS)的年度会议一起举行。这两场会议联合了Optica和APS社区，提供高质量、前沿的演讲、受欢迎的邀请演讲者和各种特殊活动，涵盖物理、生物和化学学科的光学和光子学的广泛主题。展览展示了领先的光学和光子公司和技术产品。更多信息请访问www.FrontiersinOptics.com。
