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量子密鑰通過(guò)嘈雜光纖傳輸距離創(chuàng)新紀(jì)錄
據(jù)《自然》11月20日?qǐng)?bào)道，英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新型探測(cè)器，將一串量子密鑰通過(guò)嘈雜的光纖傳輸了創(chuàng)紀(jì)錄的距離——90公里。此舉說(shuō)明量子密碼學(xué)終于進(jìn)入主流。相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理評(píng)論X》上。

兩個(gè)人可以將加密密鑰編碼為一串光子并共享，任何竊聽(tīng)者都會(huì)被量子系統(tǒng)警報(bào)攔截。但這樣的系統(tǒng)還不能通過(guò)電信線(xiàn)路傳輸密鑰，因?yàn)槠渌麛?shù)據(jù)流量會(huì)淹沒(méi)編碼信號(hào)。因此，量子密碼僅有一些特殊應(yīng)用，如用昂貴的沒(méi)有其他信號(hào)的線(xiàn)路將服務(wù)器與附近的備用站點(diǎn)連接。物理學(xué)家嘗試過(guò)解決這個(gè)問(wèn)題，他們?cè)谔囟úㄩL(zhǎng)下沿“量子通道”通過(guò)共享纖維發(fā)送光子。但問(wèn)題是，纖維散射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流量的光進(jìn)入特定波長(zhǎng)，偏離的光子會(huì)污染量子通道。

英國(guó)東芝劍橋研究實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家安德魯·希爾茲和同事開(kāi)發(fā)出一種新探測(cè)器，能讓編碼的光子在它們被送出后計(jì)算好的瞬間擊打它，從而從量子通道中辨認(rèn)出這些光子。

希爾茲解釋?zhuān)O(shè)計(jì)一個(gè)有如此時(shí)間點(diǎn)的探測(cè)器是很困難的。標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器使用半導(dǎo)體裝置，當(dāng)被單個(gè)光子擊中時(shí)造成電荷雪崩。但是雪崩增長(zhǎng)到足夠大以對(duì)抗檢測(cè)器內(nèi)部電流嘶聲通常需要比1納秒（10－9秒）更多的時(shí)間，比狹縫需100皮秒（10－10秒）過(guò)濾單一光子還長(zhǎng)得多。

新的“自我區(qū)分”探測(cè)器每納秒的激活時(shí)長(zhǎng)是100皮秒，在這短暫間隔中撞擊引發(fā)的弱電荷一般不會(huì)顯現(xiàn)，但如果沒(méi)有匹配光子可能被探測(cè)到，探測(cè)器就測(cè)量一個(gè)運(yùn)行周期的信號(hào)和前一周期的信號(hào)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(guò)光纖傳輸了90公里，同時(shí)也以每秒10億字節(jié)雙向傳輸噪音數(shù)據(jù)。

吉森已計(jì)算出這樣的技術(shù)還不能用于在超過(guò)100公里的范圍傳輸量子信號(hào)。盡管如此，90公里已經(jīng)是一項(xiàng)“證明量子密碼學(xué)在現(xiàn)實(shí)世界電信基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用前進(jìn)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(píng)價(jià)。
量子密鑰通過(guò)嘈雜光纖傳輸距離創(chuàng)新紀(jì)錄