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记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟院士、徐飞虎教授等与相关单位科研人员合作，在国际上实现百兆比特率的实时量子密钥分发，实验结果将此前的成码率纪录提升一个数量级，这对未来量子通信的大规模实际应用具有重要意义。3月14日零时，该成果在线发表于国际著名学术期刊《自然-光子学》杂志。
量子密钥分发基于量子力学基本原理，可以实现原理上无条件安全的保密通信。提高量子密钥分发的成码率，对量子保密通信的实用化起着非常重要的作用。此前，在10公里标准光纤信道下，国际学术界最高的实时成码率是每秒10兆比特。为实现更高的密钥率，需要突破系统发送端、接收端和后处理等多个技术瓶颈。
据介绍，在发送端，高码率量子密钥分发需要高保真度的量子态调制，然而现有量子密钥分发系统在高速调制下会产生较高误码率；在接收端，同时具有高效率和高计数率能力的单光子探测器不可或缺，超导纳米线单光子探测器具有高效率和低噪声的优点，但其计数率通常受到较长恢复时间的限制。
潘建伟、徐飞虎研究组发展了集成光子片上高速高保真度偏振态调制技术，结合中科院上海微系统所尤立星团队最新研制的八像素超导纳米线单光子探测器，实现了高计数率、高效率的单光子探测，在每秒输入5.5亿个光子时仍能保持62%的探测效率；同时，研究组发展了偏振反馈控制、高速后处理模块等技术。
在上述技术突破的基础上，研究团队实现了10公里标准光纤信道下115.8兆比特每秒的密钥率，较之前纪录提高了约一个数量级；系统稳定运行超过50个小时，在传输距离328公里下码率超过200 比特每秒。
这项研究成果表明，量子密钥分发可实现百兆比特率的实时分发，满足高带宽通信需求，对未来量子通信的大规模实际应用具有重要意义。
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