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丹麥與捷克科學(xué)家攜手，利用連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)（CV-QKD）技術(shù)，成功將量子信號(hào)與經(jīng)典數(shù)據(jù)的共纖傳輸距離推至120公里。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期《物理評(píng)論快報(bào)》雜志。

量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)憑借量子力學(xué)特性，可實(shí)現(xiàn)高度安全的保密信息傳輸。其原理在于：任何竊聽(tīng)行為都會(huì)擾動(dòng)傳輸中信息的量子態(tài)，從而被通信雙方察覺(jué)，確保通信鏈路安全可信。

然而，QKD的實(shí)際部署仍面臨挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)低成本、規(guī)模化應(yīng)用，關(guān)鍵在于將其融入現(xiàn)有承載經(jīng)典數(shù)據(jù)的光纖網(wǎng)絡(luò)。量子通信必須與經(jīng)典數(shù)據(jù)共享光纖基礎(chǔ)設(shè)施。但經(jīng)典信道引入的噪聲會(huì)嚴(yán)重限制QKD的傳輸距離與性能，此前最遠(yuǎn)傳輸距離一直局限在幾十公里。

以往科學(xué)家嘗試通過(guò)增加濾波器或分配專(zhuān)用波長(zhǎng)來(lái)抑制干擾，卻使系統(tǒng)集成更為復(fù)雜。本次研究另辟蹊徑，提出的CV-QKD技術(shù)化解了這一難題。

在CV-QKD系統(tǒng)中，發(fā)送方將隨機(jī)編碼信息加載于光波的幅度與相位上，接收方通過(guò)測(cè)量光波生成密鑰，雙方即可借助該密鑰實(shí)現(xiàn)信息加解密。依據(jù)量子物理原理，任何竊聽(tīng)行為都會(huì)對(duì)光波產(chǎn)生可檢測(cè)的擾動(dòng)，從而觸發(fā)安全警報(bào)。

最新研究通過(guò)采用高斯調(diào)制相干態(tài)與超低損耗光纖的本地振蕩器CV-QKD系統(tǒng)，成功抑制了量子信號(hào)與經(jīng)典數(shù)據(jù)之間的互擾。與以往方案不同，該技術(shù)無(wú)需外加濾波器或改造現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)，而是巧妙激活了CV-QKD系統(tǒng)中被長(zhǎng)期忽略的“內(nèi)置濾波”功能，并通過(guò)優(yōu)化量子信號(hào)傳輸策略，最終在滿載經(jīng)典數(shù)據(jù)的120公里光纖上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的量子密鑰分發(fā)。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)突破表明CV-QKD可為長(zhǎng)距離光纖鏈路提供“即插即用”的量子安全解決方案，無(wú)需額外濾波設(shè)備或特定波長(zhǎng)分配，極大降低了現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)難度。未來(lái)，通過(guò)改進(jìn)糾錯(cuò)技術(shù)，該系統(tǒng)還有望進(jìn)一步提升傳輸距離與密鑰生成效率。