Undersøgelse opnår en ny rekordfiber QKD transmissionsafstand på over 509 km

Sende-eller-ikke-sende twin-field (SNS-TF) -protokollen har hidtil vist sig at være en meget lovende strategi for at opnå høje takster over lange afstande i quantum key distribution (QKD) applikationer. Faktisk, ved at tolerere store forskydningsfejl, denne protokol kan overgå den repeaterløse bundne på mere effektive måder, hvilket er en afgørende faktor i realiseringen af ​​langdistance-QKD.

Jian-Wei Pan, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang og andre forskere ved University of Science and Technology i Kina og Tsinghua University har for nylig opnået en hidtil uset QKD-transmissionsafstand ved hjælp af SNS-TF-protokollen. Deres papir, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , rapporterer QKD med en sikker nøgledistribution, der bryder den repeaterløse bund over en 509 km lang optisk fiber.

"Brug af sender-eller-ikke-sender dobbeltfelt (SNS-TF) protokol, vi indså sikker kvantnøglefordeling (QKD) over 509 km, hvilket er en ny rekord sikker afstand i QKD over fiber, "Qiang Zhang, en af ​​forskerne, der gennemførte undersøgelsen, fortalte Phys.org. "Et af de vigtige mål med vores undersøgelse var at lykkes med at bryde den absolutte styringsrentegrænse for repeaterfri QKD, med enhver måleenhed. "

SNS-TF-protokollen blev udviklet og introduceret i en tidligere forskningsindsats af nogle af de forskere, der skrev det seneste papir. I tidligere undersøgelser, protokollen viste sig at være yderst fordelagtig for QKD -applikationer, især til opnåelse af langdistanceoverførsel.

I deres seneste arbejde, Zhang og hans kolleger implementerede SNS-TF QKD-protokollen ved at fremkalde et enkelt-foton niveau, første ordens interferens mellem to uafhængige lasere. Disse to uafhængige lasere blev kombineret med en fjernfrekvenslåsningsteknik, i sidste ende muliggør QKD -transmission over distancer uden sidestykke. I deres eksperimenter, forskerne brugte også superledende enkelt-foton-detektorer med høj tællehastighed og detektionseffektivitet.

"Vi vedtog teknologi, der typisk anvendes til tidsfrekvensformidlingsforskning og låste to uafhængige lasers frekvens i et ultrasmalt laserkavitet, "Sagde Zhang." Så, vi tidsmultipleksede stærkt laserlys som fasereference med kvantesignalet i en fiber. Det stærke lys fremkaldte masser af støj, men vi udnyttede mange filtreringsmetoder for at undgå dette. "

Ved hjælp af deres SNS-TF-tilgang, forskerne opnåede en sikker nøglehastighed på 509 km, over syv gange højere end den relative repeaterløse bundne QKD, og med det samme tab af detektion. Bemærkelsesværdigt, nøgleraten, de opnåede, er også højere end den, der opnås ved mere traditionelle QKD -protokoller, der kører på en perfekt repeaterløs QKD -enhed.

"Vi leverede eksperimentelt en ny rekord for fiber-QKD-transmissionsafstand og demonstrerede, at den bryder den absolutte grænse for nøglerenter for repeaterløs QKD, "Sagde Zhang." I vores fremtidige forskning, vi planlægger at undersøge højere nøglerente og længere afstand. "

I deres seneste undersøgelse, forskerne samlede nye beviser, der bekræfter potentialet i SNS-TF QKD-protokollen og viste, hvordan denne ordning kan kombineres med teknologiske værktøjer til at opnå høje sikre nøglerenter over lange distributionsafstande. Deres arbejde kunne snart muliggøre storstilet implementering af QKD med relativt høje nøglesatser på 200-300 km, hvilket kunne være særligt nyttigt til udvikling af QKD-netværk inden for byen. Faktisk, anvendelse af deres teknologi til QKD's hovedstammelinjer kan bidrage til at reducere tillidsfulde relæer, hvilket resulterer i mere effektiv QKD.

© 2020 Science X Network