科学家首次实现模式匹配量子密钥分发

原标题：科学家首次实现模式匹配量子密钥分发

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（记者常河 通讯员王敏）日前，科学中国科学技术大学潘建伟、家首陈腾云等与清华大学马雄峰合作，次实首次在实验上实现了模式匹配量子密钥分发。现模相关研究成果发表于《物理评论快报》。式匹

量子密钥分发基于量子力学基本原理，配量可以实现理论上无条件安全的密钥保密通信，因此在近几十年来一直是科学学术界的研究热点。模式匹配量子密钥分发协议(MP-QKD)是家首由清华大学马雄峰研究组于2022年提出的一种新型测量设备无关量子密钥分发协议，要求通信双方首先将信息编码在单个光学模式中，次实基于探测响应结果，现模通信双方按照一定规则进行配对，式匹再根据配对情况进行基矢比对、配量参数估计等后处理操作来产生最终的密钥安全密钥。相较于原始的科学测量设备无关协议，MP-QKD可以将更多的探测事件用于成码，可以很大程度提高成码率；相较于双场量子密钥分发协议和相位匹配协议，MP-QKD无需复杂的激光器锁频锁相技术，节省成本且降低了实际应用难度，同时对环境噪声有更好的抗干扰能力。

潘建伟、陈腾云研究组基于清华大学马雄峰研究组提出的模式匹配量子密钥分发协议，利用极大似然估计的数据后处理方法精确地估算出两个独立激光器的频率差用于参数估计，并结合中科院上海微系统所尤立星团队研制的高效率单光子探测器，实现了实验室标准光纤百公里级、两百公里级、三百公里级以及超低损光纤四百公里级的安全成码，相较于之前的原始测量设备无关量子密码实验，成码率有明显提升，并且在三百公里和四百公里距离上较之前实验成码率提升了3个数量级。

研究成果表明，模式匹配量子密钥分发在不需激光器锁频锁相的条件下可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率，极大地降低了协议实现难度，对未来量子通信网络构建具有重要意义。（常 河 通讯员 王 敏）

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