我國實現(xiàn)模式匹配量子密鑰分發(fā)

吳長鋒

2月5日，從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校潘建偉、陳騰云等與清華大學馬雄峰合作，首次在實驗上實現(xiàn)了模式匹配量子密鑰分發(fā)（MP-QKD）。

量子密鑰分發(fā)（QKD）基于量子力學基本原理，可以實現(xiàn)理論上無條件安全的保密通信，因此近幾十年來一直是學術(shù)界的研究熱點。MP-QKD是由清華大學馬雄峰研究組于2022年提出的一種新型測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議，要求通信雙方首先將信息編碼在單個光學模式中，基于探測響應(yīng)結(jié)果，通信雙方按照一定規(guī)則進行配對，再根據(jù)配對情況進行基矢比對、參數(shù)估計等后處理操作來產(chǎn)生最終的安全密鑰。

相較于原始的測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議（MDI-QKD），MP-QKD可將更多的探測事件用于成碼，很大程度提高成碼率；相較于雙場量子密鑰分發(fā)協(xié)議（TF-QKD）和相位匹配協(xié)議（PM-QKD），MP-QKD無需復(fù)雜的激光器鎖頻鎖相技術(shù)，節(jié)省成本且降低了實際應(yīng)用難度，同時對環(huán)境噪聲有更好的抗干擾能力。

這一研究成果表明，MP-QKD在不需激光器鎖頻鎖相的條件下可以實現(xiàn)遠距離安全成碼且在城域距離有較高成碼率，極大地降低了協(xié)議實現(xiàn)難度，對未來量子通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建具有重要意義。