量子信號與經(jīng)典數(shù)據(jù)共纖傳輸距離破紀(jì)錄

科技日報北京10月27日電 （記者劉霞）丹麥與捷克科學(xué)家攜手，利用連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)（CV-QKD）技術(shù)，使量子信號與經(jīng)典數(shù)據(jù)的共纖傳輸距離達(dá)到120公里。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期《物理評論快報》雜志。

量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)憑借量子力學(xué)特性，可實(shí)現(xiàn)高度安全的保密信息傳輸。其原理在于：任何竊聽行為都會擾動傳輸中信息的量子態(tài)，被通信雙方察覺，從而確保通信鏈路安全可靠。

然而，QKD的實(shí)際部署仍面臨挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)低成本、規(guī)模化應(yīng)用，關(guān)鍵在于將其融入現(xiàn)有承載經(jīng)典數(shù)據(jù)的光纖網(wǎng)絡(luò)。量子通信必須與經(jīng)典數(shù)據(jù)共享光纖基礎(chǔ)設(shè)施，但經(jīng)典信道引入的噪聲會嚴(yán)重限制QKD的傳輸距離與性能，此前最遠(yuǎn)傳輸距離一直局限在幾十公里。

以往科學(xué)家嘗試通過增加濾波器或分配專用波長來抑制干擾，卻使系統(tǒng)集成更為復(fù)雜。本次研究另辟蹊徑，提出CV-QKD技術(shù)來化解這一難題。

在CV-QKD系統(tǒng)中，發(fā)送方將隨機(jī)編碼信息加載于光波的幅度與相位上，接收方通過測量光波生成密鑰，雙方即可借助該密鑰實(shí)現(xiàn)信息加解密。依據(jù)量子物理原理，任何竊聽行為都會對光波產(chǎn)生可檢測的擾動，從而觸發(fā)安全警報。

該研究成功抑制了量子信號與經(jīng)典數(shù)據(jù)之間的互擾。與以往方案不同，該技術(shù)無需外加濾波器或改造現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)，而是巧妙激活了CV-QKD系統(tǒng)中被長期忽略的“內(nèi)置濾波”功能，并通過優(yōu)化量子信號傳輸策略，最終在滿載經(jīng)典數(shù)據(jù)的120公里光纖上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的量子密鑰分發(fā)。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)突破表明CV-QKD可為長距離光纖鏈路提供“即插即用”的量子安全解決方案，無需額外濾波設(shè)備或特定波長分配，極大降低了現(xiàn)網(wǎng)升級難度。未來，通過改進(jìn)糾錯技術(shù)，該系統(tǒng)還有望進(jìn)一步提升傳輸距離與密鑰生成效率。