德国技术大学刷新量子密钥分发记录：跨越100公里大关！
德国技术大学刷新量子密钥分发记录：跨越100公里大关！
德国技术大学（DTU）的研究团队在量子密钥分发（QKD）领域取得了重大突破。他们使用连续变量量子密钥分发（CV QKD）技术，在创纪录的100公里距离上成功实现了安全密钥的分发。这一成就标志着量子加密技术与现有互联网基础设施兼容性的重大突破，解决了量子通信领域面临的关键挑战之一：在长距离上维持量子相干性。
CV QKD技术的独特优势
CV QKD技术与传统的基于单光子的离散变量QKD（DV QKD）不同，它将信息编码在光场的正交分量上，如位置和动量。这种技术的优势在于：
更高的密钥生成速率：CV QKD的密钥成码率可以达到1Mbps（@10dB），而基于偏振编码的离散型QKD设备成码率仅为1kbps@15dB。
与现有基础设施的兼容性：CV QKD技术能够利用现有的光纤网络，无需重新铺设专用线路。这大大降低了部署成本，提高了实用化潜力。
易于集成：该技术只需要普通的相干激光器和平衡零差探测器，与经典相干光通信系统具有较好的兼容性。
技术突破的关键
DTU研究团队通过解决三个关键问题，成功延长了量子密钥分发的距离：
噪声抑制：利用机器学习对系统中的干扰进行早期识别，有效应对电磁辐射等噪声源对量子态的破坏。
错误纠正能力提升：改进了对传输过程中可能出现的错误的纠正机制，这些错误可能由噪声、干扰或硬件缺陷引起。
光子损耗减少：在光纤传输过程中，通过技术创新显著降低了光子的损耗，这是实现长距离传输的关键。
未来应用前景
托比亚斯·盖林副教授表示，这项技术的一个重要优点是能够建立与现有光通信系统相似的结构。光通信是互联网的基石，通过在光导纤维中传输红外光来发送数据。使用光纤电缆，数据可以更快、更远地传输，且光信号相对不易受到干扰。
研究团队计划利用这项技术在丹麦的各个部委之间建立安全的通信网络，并尝试在哥本哈根和欧登塞之间生成密钥，以便那些在这两个城市设有分支的公司能够建立起量子安全的通讯线路。
全球QKD领域的竞争态势
在全球范围内，量子通信技术的竞争日益激烈。例如，中电信量子科技有限公司最近申请了一项名为“量子不经意传输方法、系统、电子设备及存储介质”的专利，该专利提出了一种新型的量子不经意传输方法，进一步提升了密钥分发的安全性。
随着量子计算机的发展，传统的加密算法面临着被破解的风险。量子密钥分发技术凭借其理论上的绝对安全性，为构建下一代安全网络提供了重要支撑。DTU的这项突破不仅展示了CV QKD技术的巨大潜力，也为全球量子通信技术的发展注入了新的动力。