أطول مسافة في العالم! العلماء الصينيون يسجلون رقماً قياسياً جديداً لـ 509 كيلومتر من اتصالات كبل الألياف الضوئية
في 3 مارس ، علم مراسل صحفي من مجلة Science and Technology Daily من معهد جينان لتكنولوجيا الكم أنه بعد التحقق التجريبي الأول من جدوى التوزيع الكمي للمجال المزدوج الثنائي المدى لمسافات طويلة ، بعد تنفيذ تجربة توزيع المفتاح الكمي مزدوج المجال في الألياف 300 كيلومتر في بيئة حقيقية ، تعاون البروفيسور وانغ شيانغ بين والباحث ليو يانغ من معهد جينان لتكنولوجيا الكم مع الأكاديمي بان جيانوي من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين مرة أخرى لتحقيق توزيع المفاتيح الكمومية مزدوج المجال (TF) -QKD) 509 كيلومتر من الألياف الضوئية في البيئة الحقيقية. وقد تم نشر النتائج ذات الصلة على الإنترنت في المجلة الدولية الموثوقة "Physical Review Letters" مؤخرًا. البروفيسور وانغ شيانغ بين والبروفيسور تشانغ تشيانغ مؤلفان مشاركان للورقة. نجح هذا الإنجاز في تحقيق رقم قياسي عالمي جديد لأطول مسافة إرسال لتوزيع المفاتيح الكمية.
في التطبيق العملي بعيد المدى لتوزيع المفاتيح الكمية (QKD) ، يعد فقدان القناة هو العامل المحدد الأكثر خطورة. يستخدم TF-QKD تداخل الفوتون الفردي كحدث كشف فعال ، مما يجعل معدل التشفير الآمن ينخفض خطيًا مع الجذر التربيعي لتوهين القناة ، ويمكن بسهولة كسر الحد الخطي لمعدل التشفير QKD دون التتابع. ومع ذلك ، فإن ظروف تنفيذ TF-QKD قاسية للغاية ، وتتطلب تداخلاً على مستوى الفوتون لاثنين من أجهزة الليزر المستقلة عن بعد ، وفي نفس الوقت يجب إجراء تقدير دقيق للانحراف السريع للطور النسبي للوصلات الليفية طويلة المدى من خلال نتائج الكشف عن الفوتون الواحد.
يعتمد الجانب النظري لهذا الإنجاز على بروتوكول توزيع المفاتيح الكمية مزدوج المجال "إرسال عدم إرسال" الذي اقترحه البروفيسور وانغ شيانغ بين ، والذي يحسن إلى حد كبير تحمل النظام لضوضاء الطور ؛ في الجانب التجريبي ، اعتمد فريق البروفيسور تشانغ تشيانغ تكنولوجيا إرسال التردد الزمني ، ولدى أجهزة الليزر المستقلة عن بعد نفس قفل الطول الموجي ، وتستخدم الضوء الإضافي للمرحلة لتقدير انحراف الطور النسبي للألياف ، مما يضمن خصائص السلامة للقياس جهاز. وأخيرًا ، تم تمديد مسافة التشفير الآمن QKD بنجاح إلى 509 كيلومترًا في المختبر ، مما أدى إلى كسر حد معدل التشفير النظري المطلق المحدد بواسطة QKD التقليدي غير المرحل. في الوقت نفسه ، مقارنة بتجارب QKD ثنائية المجال الأخرى ، يتمتع البحث بميزة فريدة من حيث الأمان: فهو ليس مستقلاً فقط عن معدات القياس ، ولكنه أيضًا يأخذ في الاعتبار بشكل كامل الأمان تحت طول رمز محدود. في حالة ترقية تردد تكرار النظام إلى 1 جيجاهرتز المستخدم في شبكات الاتصالات الكمومية البعيدة مثل الخط الرئيسي بين بكين وشنغهاي ، يمكن أن يصل معدل الشفرة إلى 5 كيلوبت في الثانية عند 300 كيلومتر ، مما سيقلل بشكل كبير من عدد المرحلات الموثوقة في كم الألياف الضوئية الأساسية شبكات الاتصالات. تحسين أمن شبكة الاتصالات السرية من الألياف الضوئية الكمومية بشكل ملحوظ.