PRL:量子通信安全距离达二百公里

中国科学技术大学潘建伟院士及其团队与中科院上海微系统所和清华大学合作,将可以抵御黑客攻击的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里,创下新的世界纪录。11月7日出版的《物理评论快报》发表了这一重要成果。

量子密钥分发为安全信息加密提供了一个理论上绝对安全的解决方案。然而,现实系统的器件不满足理论假设的缺陷,会引入各种安全漏洞,从而导致黑客攻击,特别是“时间位移攻击”“死时间攻击”和“强光致盲攻击”等针对探测系统的攻击,成为“量子黑客”的主要攻击点。2013年,潘建伟小组和加拿大一研究组分别在国际上首次实验实现了测量器件无关的量子密钥分发,完美解决了所有针对探测系统的攻击,然而这些前期实验结果的传输距离仅为50公里左右,严重限制了该技术在实用化广域量子通信网络中的应用。

“如果是50公里的传送距离,连所在的城市都走不出去,就无法拓展到城际网,应用于两个城市之间。而且量子信号走到50公里时就变得非常弱,加上探测器本身有噪声,有价值的信号无法传送。这时就需要一个好的低噪探测器,比如中科院微系统所的超导探测器,噪声低,效果好。”潘建伟对《中国科学报》记者说。

潘建伟小组通过发展高速独立激光干涉技术,结合中科院上海微系统所自主研发的高效率、低噪声超导纳米线单光子探测器,将该协议的安全距离突破至200公里,并将成码率提高了3个数量级。

该工作被《物理评论快报》审稿人评论为“实用量子密钥分发的重要里程碑”和“物理和技术上的重大进展”,并被选为“编辑推荐”论文。同时,欧洲物理学会下属网站《物理世界》也以《安全的量子通信传输到远距离》为题,对其进行了报道。

此外,为进一步验证现场光纤情况下的系统性能,潘建伟小组还选取了合肥市量子通信网的3个节点进行了外场实验,文章已被国际电气和电子工程师协会旗下《量子电子学选题》杂志接受发表。

“这项成果可以更好地用于城际的连接,抵御百公里外的黑客。”潘建伟说。(来源:中国科学报 郭爽 蒋家平)

本文发表于 科学网