記者12日從北京量子信息科學研究院獲悉,我國設計和實現(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研究院、清華大學龍桂魯教授團隊和陸建華教授團隊共同攻關,發(fā)表在最新一期的《光:科學與應用》光學學術期刊在線版上。
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,相應的通信距離、速率有望進一步提升,滿足部分場景的應用需求。
該研究表明,使用現(xiàn)有的成熟技術手段,城市間的點對點量子直接通信可行;利用最近中英學者聯(lián)合提出的經(jīng)典安全中繼組網(wǎng)技術,可以建設具有端對端安全的安全中繼量子網(wǎng)絡,支撐多種應用。其為實現(xiàn)《北京市“十四五”時期國際科技創(chuàng)新中心建設規(guī)劃》中,建設基于安全中繼的城際量子示范網(wǎng)絡的目標打下堅實基礎。