量子|量子密钥分发网络可实现高安全性

【量子|量子密钥分发网络可实现高安全性】采访人员20日从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队韩正甫教授及其合作者王双、银振强、陈巍等实现了抗环境干扰的非可信节点量子密钥分发网络，全面提高了量子密钥分发网络的安全性、可用性和可靠性，向实现下一代量子网络迈出了重要一步。相关研究成果日前在线发表于国际学术期刊《光学》上。
当前，量子保密通信网络已在全球各地先后部署，在实践中证明了其优越的安全通信能力。但网络中对于可信节点的需求提高了其实际部署的门槛，如何免除用户链路上必需可信的中间节点，降低对通信链路的安全性要求，从而构建下一代基于非可信节点的量子网络，是目前急需解决的问题。
测量设备无关量子密钥分发协议（MDI-QKD）通过设置一个非可信节点对编码量子态进行联合测量，可在两个用户间构建安全的通信链路，是构建百公里级城域量子网络的重要角色。然而联合测量不仅限定了参与用户的数量，还对信道环境的稳定性提出了更高要求，不利于在复杂网络环境下进行部署。
在前期研究的基础上，课题组设计了“萨格纳克—马赫—曾德尔”结构的非相敏量子编码器，能够免除相位参考系的补偿；同时，课题组借助随机化，擦除了编码量子态的偏振信息，使其具备抗信道偏振扰动能力；最后，课题组重新利用偏振维度进行多用户配对，能够同步实现多对用户的Hong-Ou-Mandel干涉和联合测量。在此基础上，课题组完成了测量设备无关量子密钥分发网络的构建，使其同时具备抗环境干扰、无需可信节点、支持多用户灵活组网的特性。
这项研究成果将推动下一代量子保密通信网络走向实用化，为未来量子互联网的具体形态做出了有益的探索。采访人员吴长锋