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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)中的韓正甫教授等，實(shí)現(xiàn)了抗環(huán)境干擾的非可信節(jié)點(diǎn)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，全面提高了量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可用性和可靠性，向?qū)崿F(xiàn)下一代量子網(wǎng)絡(luò)邁出了重要一步。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《光學(xué)》。

量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)可為成千上萬(wàn)的用戶提供信息論安全的保密通信服務(wù)。在量子分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的過程中，中間會(huì)設(shè)置接力點(diǎn)——中繼節(jié)點(diǎn)。為確保網(wǎng)絡(luò)的安全性，需要對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的安全防護(hù)，研究人員稱之為“可信節(jié)點(diǎn)”。

韓正甫介紹，如何免除用戶鏈路上必須可信的中間節(jié)點(diǎn)，降低對(duì)通信鏈路的安全性要求，從而構(gòu)建下一代基于非可信節(jié)點(diǎn)的量子網(wǎng)絡(luò)，是目前亟須解決的問題。

測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議（MDI-QKD）通過設(shè)置一個(gè)非可信節(jié)點(diǎn)對(duì)編碼量子態(tài)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量，可在兩個(gè)用戶間構(gòu)建安全的通信鏈路，是構(gòu)建百公里級(jí)城域量子網(wǎng)絡(luò)的重要角色。然而，聯(lián)合測(cè)量不僅限定了參與用戶的數(shù)量，還對(duì)信道環(huán)境的穩(wěn)定性提出更高要求，不利于在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行部署。

此次研究中，課題組設(shè)計(jì)了“薩格納克—馬赫—曾德爾”結(jié)構(gòu)的非相敏量子編碼器，能夠免除相位參考系的補(bǔ)償。同時(shí)，課題組借助隨機(jī)化，擦除了編碼量子態(tài)的偏振信息，使其具備抗信道偏振擾動(dòng)能力。最后，他們重新利用偏振維度進(jìn)行多用戶配對(duì)，同步實(shí)現(xiàn)多對(duì)用戶的強(qiáng)度干涉（HOM干涉）和聯(lián)合測(cè)量。

在此基礎(chǔ)上，課題組完成了測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，使其同時(shí)具備抗環(huán)境干擾、無(wú)需可信節(jié)點(diǎn)、支持多用戶靈活組網(wǎng)的特性。該成果推動(dòng)了下一代量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化，為未來量子互聯(lián)網(wǎng)的具體形態(tài)做出有益探索。（王敏）