【儀表網 研發快訊】中國科學技術大學郭光燦院士團隊在量子密鑰分發研究中取得重要進展。該團隊韓正甫、王雙、銀振強、陳巍與合作者提出了一種無需主動調制的新型量子密鑰分發實現方案并完成了實驗驗證，為實現高現實安全的量子密鑰分發系統提供了新思路。該成果于2023年9月13日發表在國際學術期刊《Physical Review Letters》[Phys. Rev. Lett. 131, 110802 (2023)]。
量子密鑰分發理論上可以實現無條件安全的密鑰共享。但器件特性、調制精度、環境干擾等因素有可能造成系統的現實安全性問題。例如，郭光燦團隊發現，系統中廣泛使用的鈮酸鋰主動調制器件，可能會受到光折變等側信道攻擊而泄漏信息[Optica, 10, 520-527(2023)][Phys. Rev. Applied, 19,054052(2023)]。
為徹底解決主動調制帶來的隱患，郭光燦團隊與合作者另辟蹊徑，設計了無需主動調制的量子密鑰分發系統。該系統方案克服了此前無法同時實現“被動”光強調制和量子態編碼的矛盾，并給出了考慮“有限長效應”的嚴格安全密鑰率。團隊通過全被動時間戳-相位編碼解決信道環境干擾的難題，同時通過優化后選擇策略解決數據吞吐量過大的難題，最終完成了無需任何主動調制的量子密鑰分發系統，驗證了全被動量子密鑰分發的安全性與可行性。
圖1 全被動量子密鑰分發實驗系統
安全性是量子密鑰分發的核心價值和要求。探索具有更高現實安全性的協議，并設計相應的方案和系統，是推進量子密鑰分發走向實用化的關鍵之一。該研究為實現高現實安全的量子密鑰分發系統提供了全新的思路，對推動該領域的實用化和標準化具有重要意義。
本工作第一作者為中科院量子信息重點實驗室的博士后盧奉宇、博士生王澤浩和西班牙維戈大學的博士后Víctor Zapatero，通訊作者為中科院量子信息重點實驗室的王雙教授和銀振強教授。本研究工作得到了科技部、國家自然科學基金委、中國博士后科學基金會、中國科學院和安徽省的資助。(中科院量子信息重點實驗室、物理學院、中科院量子信息和量子科技創新研究院、科研部)
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