光纖與星地鏈路接力，通信距離提升超14萬倍

。

量子密鑰是依據(jù)量子不可克隆定理

，一個未知的量子態(tài)不能夠被精確地復(fù)制，一旦被測量也會被破壞。因此，一旦有人竊取并試圖自行讀取量子密鑰，一定會被發(fā)現(xiàn)。

但是

，不可復(fù)制也有壞處，那就是工程方案上無法像電信號一樣被增強(qiáng)。光子通過長距離光纖傳輸，必然會產(chǎn)生損耗。再加上環(huán)境噪音的影響，目前真實(shí)環(huán)境中兩個地面用戶之間直接通過光纖分發(fā)量子密鑰，最遠(yuǎn)的傳輸距離只能達(dá)到約100至200公里。

在量子中繼器技術(shù)尚未成熟的情況下

，距離長達(dá)2000公里的世界首條量子保密通信干線“京滬干線”沿途設(shè)置了32個中繼站點(diǎn)進(jìn)行“接力”，通過網(wǎng)絡(luò)隔離等手段保障中繼站點(diǎn)內(nèi)的信息安全。

與此同時，科學(xué)家們也在探索一些更為前沿的新技術(shù)以解決距離問題

。例如，雙場量子密鑰分發(fā)(TF-QKD)。在這方面，潘建偉團(tuán)隊(duì)與其合作者將真實(shí)環(huán)境中光纖的雙場量子密鑰分發(fā)距離從300公里拓展到了509公里。另一方面，高軌道的衛(wèi)星可以作為天基中繼站點(diǎn)。對于長距離或洲際用戶來說，由于自由空間內(nèi)量子信號衰減水平低、退相干效應(yīng)可以忽略，星地QKD成了最具吸引力的方案。

2017年，潘建偉團(tuán)隊(duì)借助“墨子號”衛(wèi)星成功向河北興隆地面站分發(fā)了量子密鑰

，最遠(yuǎn)距離達(dá)到1200千米，平均成碼率可達(dá)1.1kbps(每秒1.1千比特)。

目前

，“京滬干線”地面量子通信光纖網(wǎng)絡(luò)已在為150多名用戶提供服務(wù)，在這方面，潘建偉團(tuán)隊(duì)演示了上轉(zhuǎn)換單光子探測器