量子信號與經典數據的共纖傳輸距離打破紀錄

科技日報記者 劉霞

丹麥與捷克科學家攜手，利用連續變量量子密鑰分發（CV-QKD）技術，成功將量子信號與經典數據的共纖傳輸距離推至120公里。相關研究成果發表於新一期《物理評論快報》雜誌。

量子密鑰分發（QKD）技術憑藉量子力學特性，可實現高度安全的保密信息傳輸。其原理在於：任何竊聽行為都會擾動傳輸中信息的量子態，從而被通信雙方察覺，確保通信鏈路安全可信。

然而，QKD的實際部署仍面臨挑戰。為實現低成本、規模化應用，關鍵在於將其融入現有承載經典數據的光纖網絡。量子通信必須與經典數據共享光纖基礎設施。但經典信道引入的噪聲會嚴重限制QKD的傳輸距離與性能，此前最遠傳輸距離一直侷限在幾十公里。

以往科學家嘗試通過增加濾波器或分配專用波長來抑制干擾，卻使系統集成更為複雜。本次研究另闢蹊徑，提出的CV-QKD技術化解了這一難題。

在CV-QKD系統中，發送方將隨機編碼信息加載於光波的幅度與相位上，接收方通過測量光波生成密鑰，雙方即可藉助該密鑰實現信息加解密。依據量子物理原理，任何竊聽行為都會對光波產生可檢測的擾動，從而觸發安全警報。

最新研究通過採用高斯調製相干態與超低損耗光纖的本地振盪器CV-QKD系統，成功抑制了量子信號與經典數據之間的互擾。與以往方案不同，該技術無需外加濾波器或改造現有光纖網絡，而是巧妙激活了CV-QKD系統中被長期忽略的“內置濾波”功能，並通過優化量子信號傳輸策略，最終在滿載經典數據的120公里光纖上實現了穩定可靠的量子密鑰分發。

研究團隊強調，這項突破錶明CV-QKD可為長距離光纖鏈路提供“即插即用”的量子安全解決方案，無需額外濾波設備或特定波長分配，極大降低了現網升級難度。未來，通過改進糾錯技術，該系統還有望進一步提升傳輸距離與密鑰生成效率。