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中国科大实现抗噪声量子密钥分发,噪声容忍能力提升四个数量级

中国科大实现抗噪声量子密钥分发,噪声容忍能力提升四个数量级 中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子密钥分发(QKD)实用化研究方面取得重要突破。该团队韩正甫、陈巍、银振强、王双等与河南省量子信息与量子密码重点实验室、南京邮电大学合作,首次实现了基于优势提取的实用化测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD),将系统噪声容忍能力提升4个数量级,并成功验证了在典型城际通信距离下,量子密钥分发与现网光通信设备共纤传输的可行性。相关成果于2026年9月30日发表于《物理评论快报》。研究背景:强噪声环境下的现实挑战量子密钥分发利用量子态承载信息,能够实现具备信息论安全的密钥共享。其中,测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)无需信赖探测设备,即使窃听者控制了测量端设备,通信安全性仍可得到保障,被认为是推动量子通信走向实用化的关键技术路线。然而,随着量子通信从实验室走向电信网络和空天网络,实际应用环境带来了前所未有的强背景噪声问题。在电信网络中,高功率经典光信号会通过光纤非线性效应产生额外的噪声;在星地链路、无人机平台等自由空间信道中,系统则直接暴露于太阳光等强环境光干扰之下。传统滤波手段的抑噪能力有限,且会引入额外损耗和系统复杂度,难以满足实际部署需求。如何从根本上突破系统的噪声容忍极限,成为量子通信实用化亟待解决的关键问题。核心突破:优势提取与高速并行编码的结合研究团队从理论和实验两个层面协同攻关。在理论上,团队首次将优势提取(advantage distillation)方法引入测量设备无关量子密钥分发。通过对原始密钥进行分组处理,系统能够在强噪声条
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