通过实施新的信号稳定技术，研究人员能够使用双场量子密钥分发 (QKD) 协议在创纪录的 605 公里光纤上实现安全的量子通信。新的演示为远距离传输高度安全的量子加密信息铺平了道路，例如在城市之间。

来自东芝欧洲有限公司和英国利兹大学的 Mirko Pittaluga 将在光学前沿与激光科学会议 (FiO LS) 全虚拟会议上展示这项研究。

“这项研究首次将基于光纤的量子通信范围扩展到 600 公里以上，我们认为我们在这里介绍的技术可能与其他相敏单光子应用相关，”Mirko Pittaluga 说。“这将使我们能够建立连接主要大都市区的国家和大陆规模的光纤网络。加上卫星链路，我们现在可以设想真正的全球量子网络，”东芝欧洲量子技术部门负责人 Andrew Shields 继续说道。

QKD 允许不同地方的两个用户通过交换通常通过光纤传输的光子来建立一个公共的秘密位串。实现长距离传输是实际实现量子通信的最大挑战之一，因为在信号由于散射或吸收而劣化之前，光子可以行进的距离有一个基本限制。虽然光中继器为传统的光纤数据传输解决了这个问题，但事实证明，为量子编码信息创建可靠的中继器是很困难的。

新开发的双场 QKD 协议具有克服距离限制的潜力，但需要新方法将其用于超过 500 公里的光纤长度。在这项新工作中，研究人员为双场 QKD 开发了一种实验装置和相位稳定技术。基于波分复用的稳定方法使用不同波长的两个光参考信号来最小化长距离的相位波动。

研究团队证明，新方法可以实现类似中继器的性能，同时在 605 公里长的量子信道上容忍超过 100 dB 的传统限制的光损耗。他们还能够测试 TF-QKD 协议的不同变体。新的稳定方法也可以应用于其他量子通信协议和应用，例如改进干涉望远镜。

这些结果是在实验室环境中获得的，但最近获得的实验证据证实了这种稳定技术在现场部署的纤维上的适用性。该团队现在正在努力进行现场试验测试。