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記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉院士、徐飛虎教授等與中科院上海微系統與信息技術研究所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業大學等單位的科研人員合作，通過發展高保真度集成光子學量子態調控、高計數率超導單光子探測等關鍵技術，在國際上實現百兆比特率的實時量子密鑰分發，實驗結果將此前的成碼率紀錄提升一個數量級。3月14日，該成果在線發表于國際著名學術期刊《自然-光子學》雜志。

高碼率量子密鑰分發裝置圖。(中國科學技術大學供圖)

提高量子密鑰分發的成碼率，對量子保密通信的實用化起著非常重要的作用。此前，在10公里標準光纖信道下，國際學術界最高的實時成碼率是每秒10兆比特。為實現更高的密鑰率，需要突破系統發送端、接收端和后處理等多個技術瓶頸。

潘建偉、徐飛虎研究組發展了集成光子片上高速高保真度偏振態調制技術，系統重頻達到2.5吉赫茲，量子比特誤碼率優于0.35%;結合中科院上海微系統所尤立星團隊最新研制的八像素SNSPD，實現了高計數率、高效率的單光子探測，在每秒輸入5.5億個光子時仍能保持62%的探測效率;同時，研究組發展了偏振反饋控制、高速后處理模塊等。

在上述技術突破的基礎上，研究團隊實現了10公里標準光纖信道下115.8兆比特每秒的密鑰率，較之前紀錄提高了約一個數量級;系統穩定運行超過50個小時，在傳輸距離328公里下碼率超過200比特每秒。

這項研究成果表明，量子密鑰分發可實現百兆比特率的實時密鑰分發，滿足高帶寬通信需求，對未來量子通信的大規模實際應用具有重要意義。