中国科大郭光灿团队实现抗干扰量子密钥分发网络，推进量子通信实用化

中国科大郭光灿团队实现抗干扰量子密钥分发网络，推进量子通信实用化

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格隆汇

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来源

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https://m.gelonghui.com/p/1656910

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中国科学技术大学郭光灿院士团队近期在量子密钥分发（QKD）领域取得重要突破，成功实现了抗环境干扰的非可信节点量子密钥分发网络。这一成果不仅提高了量子密钥分发网络的安全性、可用性和可靠性，更为未来大规模量子通信网络的建设奠定了重要基础。

传统的QKD系统通常要求通信双方都使用可信的量子设备，这在实际应用中存在诸多限制。而测量设备无关量子密钥分配（MDI-QKD）协议的出现，为解决这一问题提供了新的思路。

MDI-QKD的核心思想是将通信双方的测量设备从密钥生成过程中分离出来，使得即使测量设备不可信，也不会影响密钥的安全性。具体来说，通信双方分别向一个中间节点发送纠缠光子，中间节点只负责测量并公布测量结果，而密钥的生成则完全由通信双方根据测量结果独立完成。这种设计有效地避免了测量设备可能带来的安全漏洞。

在实际应用中，量子通信面临着各种环境干扰，如温度变化、振动、电磁干扰等，这些因素都可能影响量子信号的传输质量。郭光灿团队的最新研究通过优化量子态的制备、传输和测量过程，显著提高了系统的抗干扰能力。

这一突破的重要性在于，它使得量子密钥分发网络能够在更广泛的环境中稳定运行，不再局限于实验室条件。这对于推动QKD技术从科研走向实用具有重要意义。

近年来，量子密钥分发技术取得了显著进展。郭光灿团队此前已实现833公里光纤量子密钥分发，将量子密钥分发安全传输距离世界纪录提升了200余公里。此外，韩国正在建设基于量子密码通信技术的800公里国家网络，旨在提高网络性能和监控能力。

清华大学电子工程系张巍教授团队也提出了基于硅光集成四波混频量子光源的可重构量子纠缠分配网络方案，通过泵浦管理机制，将N用户网络需要的波长通道数量降低到O（N），同时具备很强的拓扑重构能力，并始终保持每对用户线路独立使用一份纠缠资源。

随着技术的不断进步，量子密钥分发技术正逐步从实验室走向实际应用。目前，QKD技术已在金融、政府、军事等领域展现出巨大潜力。例如，华为申请了相关专利，通过量子设备主动向应用设备发送地址信息，简化量子密钥获取流程，提高效率和便捷性。中国电信开发了一种基于TSN转换器的方法，用于对业务流量进行量子密钥加密或解密。

据市场研究机构QYR预测，2024年中国量子密钥分发设备市场销售收入达到了 万元，预计2031年可以达到 万元，2025-2031期间年复合增长率(CAGR)为 %。这一快速增长的市场反映了量子密钥分发技术的巨大商业价值和应用前景。

尽管量子密钥分发技术取得了显著进展，但仍面临一些技术挑战。例如，量子态的传输距离和密钥生成速率等问题仍需进一步突破。然而，随着全球对信息安全需求的不断增加，量子密钥分发市场将迎来巨大的发展机遇。同时，随着技术的不断成熟和成本的降低，QKD将逐渐走向普及化，为更多领域提供安全可靠的通信保障。

郭光灿团队的这一最新突破，无疑为量子密钥分发技术的发展注入了新的动力。随着研究的深入和技术的积累，我们有理由相信，量子密钥分发技术将在不久的将来实现更大规模的应用，为构建安全可靠的量子互联网奠定坚实基础。