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中瑞学者合作实现更安全的量子密码系统

发布时间:2008-05-08

       日前,由中国科技大学中科院量子信息重点实验室与瑞典皇家理工学院微电子与应 用物理系量子电子与量子光学小组共同组建的联合课题组,在世界上首次完成了采用标记单光子源的诱骗态量子密码实验,将量子密码技术的实际安全性进一步提 高。该成果已发表在最新一期的《物理评论快报》上。

       量子密码术是新一代的保密通信技术,而量子密钥分配是量子密码术的核心组成部分。目前,由于量子密钥分配所需要的理想单光子光源造价昂贵且技术尚不 成熟,所以实际系统大多采用的光源是把激光经过强衰减后得到的弱相干光。这类光源中所含有的大量空脉冲和比例可观的多光子脉冲不仅大大降低了密钥产生率, 而且严重影响了密钥分配的安全性,因此有人提出使用“诱骗态”方法来保证实际系统的安全性。中瑞学者采用激光激发周期性非线性晶体的方法,同时产生两路具 有不同波长的关联光子对。由于这两路光子对在时间,频率上具有极强的关联性,实验上可以使用其中一路休闲光子来准确标记另外一路信号光子的产生。利用这一 方法,可以去有效降低信号光中空脉冲及多光子的比例,大大提高了安全密钥产生率和安全传输距离。中科院量子信息实验室主任郭光灿院士认为,将标记技术与诱 骗态技术相结合,原则上可得到目前为止最高的安全密钥率和最远的安全传输距离,其性能甚至可以非常接近使用理想单光子源的量子密钥协议,因此,将会在未来 的密钥应用中具有很强的竞争力。

       据悉,实验所采用的标记单光子源由瑞典皇家科学院提供;“法拉第-迈克尔逊”量子密码实验系统由中科院量子信息重点实验室研制,经多次实际验证,该系统可自动补偿光纤路径上的绝大部分干扰,具有良好的长期稳定性。这一成果将进一步推进量子密码技术的实用化进程。

     《物理评论快报》审稿人认为:该实验成果创新性的将两种重要的技术――标记单光子源与诱骗态技术相结合,可以有效地提高量子密钥分配的安全距离和安全密钥产生率,是一件非常优秀的成果。