中新社合肥11月4日電 (楊保國 吳蘭)中國科學家創(chuàng)造量子保密通信新的世界紀錄，首次實現(xiàn)超過400公里的抗黑客攻擊量子密鑰分發(fā)。

記者4日從中國科大獲悉，該校潘建偉及其同事與清華大學及中科院上海微系統(tǒng)所、濟南量子技術(shù)研究院等單位科研人員合作，在國際上首次實現(xiàn)超過400公里抵御量子黑客攻擊的測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)，極大地推動了兼顧安全和實用的遠距離光纖量子通信的發(fā)展。

量子密鑰分發(fā)可以為分隔兩地的用戶提供無條件安全的共享密鑰。從1984年第一個量子密鑰分發(fā)協(xié)議(BB84協(xié)議)提出以來，增加安全通信距離、提高安全成碼率和提高現(xiàn)實系統(tǒng)的安全性是開發(fā)實用性量子密鑰分發(fā)最重要的三個目標。

近年來，中國科大潘建偉小組圍繞上述三個目標進行了原創(chuàng)性的實驗研究，取得了一系列國際領(lǐng)先的成果。2013年，在國際上首次實現(xiàn)測量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)，徹底解決了所有針對探測系統(tǒng)的黑客攻擊，被美國物理學會評選為2013年度國際物理學重大進展；2014年，將測量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)安全通信距離拓展至200公里，創(chuàng)造了新的世界紀錄；2016年，又在國際上首次實現(xiàn)了基于非可信中繼的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

然而，這些實驗的安全成碼率較低，嚴重限制了該技術(shù)的實際應(yīng)用。針對此問題，清華大學王向斌小組提出了4強度優(yōu)化理論方法，可以大幅度提高安全成碼率和安全距離。理論分析表明，該方法在典型實驗條件下可以將成碼率提高近兩個數(shù)量級，從而大幅度提高實用化水平。

2016年，潘建偉小組進一步通過發(fā)展穩(wěn)定的雙光子干涉技術(shù)和系統(tǒng)長時間穩(wěn)定技術(shù)，采用王向斌教授發(fā)展的理論方法，結(jié)合上海微系統(tǒng)所尤立星研究員研制的高效低噪聲超導納米線單光子探測器，成功地將測量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)安全傳輸記錄拓展至404公里超低損耗光纖和311公里普通光纖距離，創(chuàng)造了光纖傳輸距離新的世界紀錄。

特別值得指出的是，在相同現(xiàn)實條件下，即使利用完美單光子源，BB84協(xié)議也不能在這么長的傳輸距離上實現(xiàn)。該實驗在207公里處的安全成碼率比2014年的200公里實驗提高了500多倍；在102公里的安全成碼率已經(jīng)足以保證安全的語音通話，從而充分驗證了測量設(shè)備無關(guān)量子密鑰分發(fā)的實用性。

該成果11月2日發(fā)表在國際物理學權(quán)威期刊《物理評論快報》上，審稿人評價它“是一個杰出的成就”，“打破了BB84協(xié)議下單光子源的傳輸終極極限”。

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