La distanza più lunga del mondo! Scienziati cinesi hanno stabilito un nuovo record per 509 km di comunicazioni quantiche in fibra ottica
Il 3 marzo, un reporter del Science and Technology Daily ha appreso dall'Istituto di tecnologia quantistica di Jinan che dopo la prima verifica sperimentale della fattibilità della distribuzione di chiavi quantiche a doppio campo a lunga distanza, dopo aver implementato un esperimento di distribuzione di chiavi quantistiche a doppio campo in una fibra di 300 chilometri nell'ambiente reale, il professor Wang Xiangbin e il ricercatore Liu Yang del Jinan Institute of Quantum Technology hanno collaborato nuovamente con l'accademico Pan Jianwei dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina per realizzare la distribuzione di chiavi quantistiche a doppio campo (TF -QKD) di 509 chilometri di fibra ottica per ambiente reale. I risultati correlati sono stati recentemente pubblicati online sulla rivista autorevole internazionale "Physical Review Letters". Il professor Wang Xiangbin e il professor Zhang Qiang sono autori corrispondenti dell'articolo. Questo risultato ha stabilito con successo un nuovo record mondiale per la distanza di trasmissione più lunga della distribuzione di chiavi quantistiche.
Nell'applicazione pratica a lungo raggio della distribuzione quantistica delle chiavi (QKD), la perdita di canale è il fattore limitante più grave. TF-QKD utilizza l'interferenza di un singolo fotone come un evento di rilevamento efficace, che fa diminuire in modo lineare la velocità di codifica sicura con la radice quadrata dell'attenuazione del canale e può persino rompere facilmente il limite lineare della velocità di codifica QKD senza relè. Tuttavia, le condizioni di implementazione di TF-QKD sono piuttosto rigide, che richiedono interferenze a livello di singolo fotone di due laser indipendenti remoti e allo stesso tempo deve essere raggiunta la stima accurata della deriva rapida di fase relativa dei collegamenti in fibra a lunga distanza attraverso i risultati del rilevamento a singolo fotone.
L'aspetto teorico di questo risultato si basa sul protocollo di distribuzione della chiave quantistica a doppio campo "invia-non-invia" proposto dal professor Wang Xiangbin, che migliora notevolmente la tolleranza del sistema al rumore di fase; nell'aspetto sperimentale, il team del professor Zhang Qiang ha adottato la tecnologia di trasmissione tempo-frequenza, I laser remoti indipendenti hanno lo stesso blocco della lunghezza d'onda e utilizzano la luce di riferimento di fase aggiuntiva per stimare la deriva di fase relativa della fibra, garantendo le proprietà di sicurezza della misurazione dispositivo. Infine, la distanza di codifica sicura QKD è stata estesa con successo a 509 chilometri in laboratorio, superando il limite di velocità di codifica teorica assoluta definito dal tradizionale QKD non-relay. Allo stesso tempo, rispetto ad altri esperimenti QKD a doppio campo, la ricerca ha un vantaggio unico in termini di sicurezza: non è solo indipendente dalle apparecchiature di misurazione, ma considera anche la sicurezza con una lunghezza di codice limitata. Se la frequenza di ripetizione del sistema viene aggiornata a 1GHz utilizzato nelle reti di comunicazione quantistica a lunga distanza come la linea principale Pechino-Shanghai, la velocità del codice può raggiungere 5kbps a 300 chilometri, il che ridurrà notevolmente il numero di relè affidabili nel quantum in fibra ottica backbone reti di comunicazione. Migliorare significativamente la sicurezza della rete di comunicazione segreta quantistica in fibra ottica.