量子密钥分发网络可实现高安全性

记者20日从中国科学技术大学获悉，郭光灿院士韩教授及其合作者、尹振强、等实现了抗环境干扰的无可信节点量子密钥分发网络，全面提升了量子密钥分发网络的安全性、可用性和可靠性，为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在国际学术期刊《光学》上。

目前，量子保密通信网络已经在全球部署，其优越的保密通信能力已经在实践中得到证明。然而，网络中对可信节点的需求提高了其实际部署的门槛。如何消除用户链路中的可信中间节点，降低通信链路的安全要求，从而构建基于不可信节点的下一代量子网络，是当前亟待解决的问题。

测量无关的量子密钥分发协议(MDI-QKD)通过设置不可信节点共同测量编码的量子态，可以在两个用户之间建立安全的通信链路，是构建百公里城域量子网络的重要角色。但是，联合测量不仅限制了参与用户的数量，而且对信道环境的稳定性提出了更高的要求，不利于在复杂的网络环境中部署。

在前人研究的基础上，课题组设计了一种具有“Sagnac-Mach-Zehnder”结构的非相位敏感量子编码器，可以避免相位参考系的补偿。同时，在随机化的帮助下，课题组擦除了编码量子态的偏振信息，使其具有抗信道偏振扰动的能力。最后，课题组重新使用极化维度进行多用户配对，可以同步实现洪欧-曼德尔干涉和多对用户的联合测量。在此基础上，课题组完成了测量设备独立的量子密钥分发网络的构建，该网络具有抗环境干扰、不需要可信节点、支持多用户灵活组网等特点。

这一研究成果将推动下一代量子保密通信网络走向实用，为未来量子互联网的具体形式做出有益探索。