原標題：新世界紀錄：中國科大成功實現 500 公里量級現場無中繼光纖量子密鑰分發

中國科學技術大學（中國科大）在量子通信領域取得了重大突破，成功實現了500公里量級現場無中繼光纖量子密鑰分發（QKD），這一成就創下了現場光纖量子保密通信新的世界紀錄。以下是對這一事件的詳細闡述：

一、事件背景

量子密鑰分發（QKD）是一種基于量子力學原理的保密通信方法，能夠實現無條件安全的密鑰分發。然而，由于量子信號的衰減和探測器噪聲等因素的限制，QKD的傳輸距離一直受到限制。為了突破這一限制，中國科大潘建偉教授及其團隊與濟南量子技術研究院等合作單位共同開展了相關研究。

二、技術突破

1. 遠距離高性能單光子干涉技術：

• 團隊突破了現場遠距離高性能單光子干涉技術，這是實現長距離QKD的關鍵技術之一。

2. 雙場量子密鑰分發（TF-QKD）協議：

• 采用了TF-QKD協議，該協議具有密鑰率隨信道透過率的平方根尺度下降的優勢，特別適合遠距離QKD。

• 相比傳統協議，TF-QKD在遠距離傳輸時能夠保持較高的密鑰率。

3. 超導探測器與激光注入鎖定技術：

• 利用了中科院上海微系統所研制的超導探測器，提高了探測效率和信噪比。

• 采用了激光注入鎖定技術，實現了相隔幾百公里的兩個獨立激光器的波長鎖定，提高了系統的穩定性和傳輸效率。

4. 實時補償系統與窄帶濾波技術：

• 針對現場復雜的鏈路環境，開發了光纖長度及偏振變化實時補償系統，減少了傳輸過程中的損耗和噪聲。

• 精心設計了QKD光源的波長，并通過窄帶濾波將現場光纜中其他業務的串擾噪聲濾除，提高了系統的抗干擾能力。

三、實驗結果與意義

1. 實驗結果：

• 分別采用激光注入鎖定實現了428公里TF-QKD。

• 同時利用時頻傳遞技術實現了511公里TF-QKD，是目前現場無中繼光纖QKD最遠的傳輸距離。

2. 意義：

• 這一成就不僅創造了現場光纖無中繼QKD最遠距離新的世界紀錄，還打破了傳統無中繼QKD所限定的成碼率極限。

• 在實際環境中證明了TF-QKD的可行性，為實現長距離光纖量子網絡鋪平了道路。

• 推動了量子通信技術的發展，為構建全球化量子通信網絡提供了有力支持。

四、未來展望

中國科大在量子通信領域的這一重大突破，不僅展示了中國在量子科技領域的領先地位，也為未來的量子通信應用提供了廣闊的前景。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，量子通信有望在保障信息安全、推動數字經濟發展等方面發揮重要作用。同時，這一成就也將激勵更多的科研工作者投身于量子科技的研究和發展中，共同推動人類科技的進步和創新。