高速城際安全量子通訊新里程碑！中國科學家締造 1,002 公里超遠距量子金鑰分發世界紀錄

由中國許多科研及學術單位科學家組成的研究團隊成功以 0.0034 bps 的金鑰傳輸速率，締造雙場量子金鑰分發（twin-field Quantum Key Distribution，TF-QKD）距離達到 1,002 公里的世界紀錄，該研究成果不僅驗證了基於 SNS（Sending-or-not-sending）協定之超遠距 TF-QKD 的可行性，同時也證明了該協定在許多實際場景中能夠實現高金鑰傳輸速率，進而為今後高速城際量子通訊網路奠立基礎。

中國科學院（CAS）直屬中國科學技術大學（USTC）的科學家聯同來自中國清華大學（THU）、濟南量子技術院、中科院上海微系統與信息技術研究所（SIMIT）等合作專家共同締造非中繼 QKD 的世界紀錄，該研究成果並發表在 5 月 25 日的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

QKD 基於量子力學原理，能夠在相互通訊的雙方實現安全的金鑰分發，其再透過一次性密碼本（One-time Pad）加密機制，將能達到最高等級的機密通訊。但 QKD 的傳輸距離常常因為通道損耗與系統雜訊等因素而大打折扣。

經實驗證明，只要雙場 QKD 採用了 SNS 協定，便能將金鑰傳輸速率與通道透過率（channel transmittance）之間的關係從線性 η 提高到平方根 η，進而實現遠比傳統 QKD 協定更遠的安全傳輸距離。

除此之外，該研究團隊並且與長飛光纖光纜公司（YOFC）合作，使用基於純石英纖芯（Pure Silica Core）技術的超低損耗光纖，讓最大衰減達到 0.16 dB/km。SIMIT 研究所因此開發出超低雜訊超導單光子偵測器。

研究團隊接著在凱氏 40K 和 2.2K 溫度下藉由多個濾波器來抑制因熱輻射所起引的暗計數（dark count），進而讓單光子偵測器的雜訊降低至 0.02 cps 左右。再者，研究人員又開發了雙頻量子相位估計演算法，成功避免自發的拉曼散射（Raman scattering）雜訊，進而將系統雜訊降至 0.01 Hz以下，最終完成了破紀錄超遠距 TF-QKD 的壯舉。