量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡可實現(xiàn)高安全性

  ICC訊 記者20日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊韓正甫教授及其合作者王雙、銀振強、陳巍等實現(xiàn)了抗環(huán)境干擾的非可信節(jié)點量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡，全面提高了量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡的安全性、可用性和可靠性，向實現(xiàn)下一代量子網(wǎng)絡邁出了重要一步。相關研究成果日前在線發(fā)表于國際學術期刊《光學》上。

  當前，量子保密通信網(wǎng)絡已在全球各地先后部署，在實踐中證明了其優(yōu)越的安全通信能力。但網(wǎng)絡中對于可信節(jié)點的需求提高了其實際部署的門檻，如何免除用戶鏈路上必需可信的中間節(jié)點，降低對通信鏈路的安全性要求，從而構建下一代基于非可信節(jié)點的量子網(wǎng)絡，是目前急需解決的問題。

  測量設備無關量子密鑰分發(fā)協(xié)議（MDI-QKD）通過設置一個非可信節(jié)點對編碼量子態(tài)進行聯(lián)合測量，可在兩個用戶間構建安全的通信鏈路，是構建百公里級城域量子網(wǎng)絡的重要角色。然而聯(lián)合測量不僅限定了參與用戶的數(shù)量，還對信道環(huán)境的穩(wěn)定性提出了更高要求，不利于在復雜網(wǎng)絡環(huán)境下進行部署。

  在前期研究的基礎上，課題組設計了“薩格納克—馬赫—曾德爾”結構的非相敏量子編碼器，能夠免除相位參考系的補償；同時，課題組借助隨機化，擦除了編碼量子態(tài)的偏振信息，使其具備抗信道偏振擾動能力；最后，課題組重新利用偏振維度進行多用戶配對，能夠同步實現(xiàn)多對用戶的Hong-Ou-Mandel干涉和聯(lián)合測量。在此基礎上，課題組完成了測量設備無關量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡的構建，使其同時具備抗環(huán)境干擾、無需可信節(jié)點、支持多用戶靈活組網(wǎng)的特性。

  這項研究成果將推動下一代量子保密通信網(wǎng)絡走向實用化，為未來量子互聯(lián)網(wǎng)的具體形態(tài)做出了有益的探索。