量子信号与经典数据的共纤传输距离打破纪录

科技日报记者 刘霞

丹麦与捷克科学家携手，利用连续变量量子密钥分发（CV-QKD）技术，成功将量子信号与经典数据的共纤传输距离推至120公里。相关研究成果发表于新一期《物理评论快报》杂志。

量子密钥分发（QKD）技术凭借量子力学特性，可实现高度安全的保密信息传输。其原理在于：任何窃听行为都会扰动传输中信息的量子态，从而被通信双方察觉，确保通信链路安全可信。

然而，QKD的实际部署仍面临挑战。为实现低成本、规模化应用，关键在于将其融入现有承载经典数据的光纤网络。量子通信必须与经典数据共享光纤基础设施。但经典信道引入的噪声会严重限制QKD的传输距离与性能，此前最远传输距离一直局限在几十公里。

以往科学家尝试通过增加滤波器或分配专用波长来抑制干扰，却使系统集成更为复杂。本次研究另辟蹊径，提出的CV-QKD技术化解了这一难题。

在CV-QKD系统中，发送方将随机编码信息加载于光波的幅度与相位上，接收方通过测量光波生成密钥，双方即可借助该密钥实现信息加解密。依据量子物理原理，任何窃听行为都会对光波产生可检测的扰动，从而触发安全警报。

最新研究通过采用高斯调制相干态与超低损耗光纤的本地振荡器CV-QKD系统，成功抑制了量子信号与经典数据之间的互扰。与以往方案不同，该技术无需外加滤波器或改造现有光纤网络，而是巧妙激活了CV-QKD系统中被长期忽略的“内置滤波”功能，并通过优化量子信号传输策略，最终在满载经典数据的120公里光纤上实现了稳定可靠的量子密钥分发。

研究团队强调，这项突破表明CV-QKD可为长距离光纤链路提供“即插即用”的量子安全解决方案，无需额外滤波设备或特定波长分配，极大降低了现网升级难度。未来，通过改进纠错技术，该系统还有望进一步提升传输距离与密钥生成效率。