中国科学院(CAS)中国科学技术大学(USTC)的科学家及其团队实现了1,002公里距离的点对点长距离量子密钥分发(QKD)来自清华大学、济南量子技术研究所和中国科学院上海微系统与信息技术研究所(SIMIT)的合作者。这一里程碑不仅刷新了非中继QKD的世界纪录，也为高速城际量子通信提供了解决方案。结果发表在5月25日的《物理评论快报》上。

科学家实现1000公里量子密钥分发

QKD基于量子力学原理，可在两个远程方之间实现安全密钥分发。当与“一次一密”加密方法相结合时，它可以为机密通信实现最高级别的安全性。然而，QKD的距离受到信道损耗和系统噪声等因素的限制。

在实验中演示了使用发送或不发送(SNS)协议的双场QKD(TF-QKD)，将密钥速率与信道传输率之间的关系从线性η改进为其平方根η。因此，它可以实现比传统QKD协议更长的安全距离。

为实现长距离QKD，研究团队与长飞光纤光缆股份有限公司(长飞)合作，采用基于纯石英芯技术的超低损耗光纤，实现了0.16dB/km的最大衰减。SIMIT开发了超低噪声超导单光子探测器。

通过在40K和2.2K的温度下实施多个滤波器来抑制热辐射引起的暗计数，单光子探测器的噪声降低到0.02cps左右。此外，该团队还开发了一种双波段相位估计方案来避免自发拉曼散射噪声，将系统噪声降至0.01Hz以下。

基于上述技术进展，该团队实现了创纪录的1002公里距离的TF-QKD，关键速率为0.0034bps。这项工作不仅验证了SNS-TF-QKD方案在极远距离的可行性，而且证明了该协议可以在许多实际场景中实现高密钥率。

这项研究的成功对安全量子通信的发展具有重要意义。它为远距离量子密钥分发开辟了新的可能性，为实现高速城际量子通信网络铺平了道路。