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量子密鑰通過嘈雜光纖傳輸距離創(chuàng)新紀(jì)錄
據(jù)《自然》11月20日報道，英國物理學(xué)家開發(fā)出一種新型探測器，將一串量子密鑰通過嘈雜的光纖傳輸了創(chuàng)紀(jì)錄的距離——90公里。此舉說明量子密碼學(xué)終于進入主流。相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理評論X》上。

兩個人可以將加密密鑰編碼為一串光子并共享，任何竊聽者都會被量子系統(tǒng)警報攔截。但這樣的系統(tǒng)還不能通過電信線路傳輸密鑰，因為其他數(shù)據(jù)流量會淹沒編碼信號。因此，量子密碼僅有一些特殊應(yīng)用，如用昂貴的沒有其他信號的線路將服務(wù)器與附近的備用站點連接。物理學(xué)家嘗試過解決這個問題，他們在特定波長下沿“量子通道”通過共享纖維發(fā)送光子。但問題是，纖維散射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流量的光進入特定波長，偏離的光子會污染量子通道。

英國東芝劍橋研究實驗室的物理學(xué)家安德魯·希爾茲和同事開發(fā)出一種新探測器，能讓編碼的光子在它們被送出后計算好的瞬間擊打它，從而從量子通道中辨認出這些光子。

希爾茲解釋，設(shè)計一個有如此時間點的探測器是很困難的。標(biāo)準(zhǔn)探測器使用半導(dǎo)體裝置，當(dāng)被單個光子擊中時造成電荷雪崩。但是雪崩增長到足夠大以對抗檢測器內(nèi)部電流嘶聲通常需要比1納秒（10－9秒）更多的時間，比狹縫需100皮秒（10－10秒）過濾單一光子還長得多。

新的“自我區(qū)分”探測器每納秒的激活時長是100皮秒，在這短暫間隔中撞擊引發(fā)的弱電荷一般不會顯現(xiàn)，但如果沒有匹配光子可能被探測到，探測器就測量一個運行周期的信號和前一周期的信號之間的差異，這樣就抵消了背景雜音。使用該裝置，研究小組將一串量子密鑰通過光纖傳輸了90公里，同時也以每秒10億字節(jié)雙向傳輸噪音數(shù)據(jù)。

吉森已計算出這樣的技術(shù)還不能用于在超過100公里的范圍傳輸量子信號。盡管如此，90公里已經(jīng)是一項“證明量子密碼學(xué)在現(xiàn)實世界電信基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用前進了一大步的世界紀(jì)錄”，馬德里理工大學(xué)物理學(xué)家維森特·馬丁如是評價。
量子密鑰通過嘈雜光纖傳輸距離創(chuàng)新紀(jì)錄