新華社北京6月20日電（記者張漫子）提高量子密鑰率是量子通信最緊迫的任務(wù)之一。更高的密鑰率可實(shí)現更頻繁的密鑰交換，不僅能為更多網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)提供服務(wù)，還能顯著(zhù)提高量子通信效率。我國科學(xué)家將異步匹配技術(shù)與響應過(guò)濾方法引入量子通信，創(chuàng )造了城際量子密鑰率的新紀錄——傳輸距離201公里下量子密鑰率超過(guò)每秒57000比特、傳輸距離306公里下量子密鑰率超過(guò)每秒5000比特。相關(guān)成果20日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》。

　　安全是量子通信的最大特征。作為量子通信的主要方式之一，量子密鑰分發(fā)相當于在通信兩端之間加入一個(gè)“對暗號”的環(huán)節，雙方通過(guò)密碼驗證、確保環(huán)境安全后，再進(jìn)行信息傳輸，可實(shí)現原理上無(wú)條件安全的保密通信?！皩Π堤枴钡乃俣仍娇?，即密鑰率越高，量子通信效率也就越高。

　　在目前所有量子密鑰分發(fā)協(xié)議中，“雙場(chǎng)”是最適合遠距離傳輸的一種，但實(shí)現條件嚴苛：通信兩端之間需額外架設一條服務(wù)光纖或加裝一個(gè)光模塊以降低傳輸中的“信號”失誤?！皽y量設備無(wú)關(guān)”作為另一種協(xié)議，可關(guān)閉量子網(wǎng)絡(luò )中的所有探測端漏洞以防止竊聽(tīng)，雖架構較“雙場(chǎng)”更加簡(jiǎn)單，但密鑰生成效率較低，量子通信距離受到限制。這兩種協(xié)議各有利弊。

　　北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團隊與南京大學(xué)物理學(xué)院副教授尹華磊合作，將“異步匹配”技術(shù)應用于量子通信，大大提高了密鑰率，且集中了“雙場(chǎng)”協(xié)議與“測量設備無(wú)關(guān)”協(xié)議的優(yōu)勢，以更簡(jiǎn)單的量子通信架構，實(shí)現了盡可能長(cháng)的量子通信距離。

　　這一研究的最大貢獻是創(chuàng )造了城際量子密鑰率的新紀錄。在相距400公里處的密鑰率較此前提高了6個(gè)數量級。在傳輸距離306公里的安全密鑰率超過(guò)每秒5000比特，傳輸距離201公里下量子密鑰率超過(guò)每秒57000比特，已可滿(mǎn)足城市間語(yǔ)音通信的實(shí)時(shí)加密需求。

　　更高的密鑰率在現實(shí)中意味著(zhù)什么？北京量子研究院副研究員周來(lái)打了一個(gè)比方：“過(guò)去量子通信的效率，就好比2G時(shí)代兩人之間發(fā)送的‘電子郵件’或‘手機短信’，有較長(cháng)的時(shí)間延遲?，F在每秒鐘可傳輸5000個(gè)比特，就好比3G時(shí)代通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通的‘語(yǔ)音通話(huà)’，延遲大大降低，效率顯著(zhù)提高。意味著(zhù)在北京到山東德州的兩人，能夠實(shí)時(shí)撥打‘量子電話(huà)’?！?/p>

　　審稿人表示，該實(shí)驗還刷新了雙光子干涉距離紀錄，將“測量設備無(wú)關(guān)”協(xié)議下的最大光纖傳輸距離從404公里提高到508公里。

　　業(yè)內認為這一成果對商用化、高安全性的城際量子通信具有重要價(jià)值，對我國構建經(jīng)濟高效的城際量子安全網(wǎng)絡(luò )具有重要意義。