远距离量子密码实验研究

Quantum key distribution (QKD) technology is a technology to distribute secure keys between legal communicator. Limited by lacking of quantum repeater technology, the longest distance of point to point QKD is that of information technology security distance. The record of QKD distance is broken for times recently, however, the former experiments utilized super conducting single photon detector which needs cryogenic devices. The super conducting single photon detector is not suitable for commercial usage for it's high cost and complex technology. The project aims to develop the technology of high-efficiency and low-noise up-conversion single photon detector, to perform QKD experiment of long distance in lab with room-temperature single photon detectors, and to pave the way for long distance QKD system in practice.

量子密钥分发技术可以在合法的通信者之间进行密钥分发。由于目前无法实现有效地量子中继，点对点量子密钥分发的最远距离即为可以分配无条件安全密钥的最远距离。近几年量子密钥分发的最远成码距离的纪录不断被打破，但目前远距离量子秘钥分发实验需要使用低温设备的超导单光子探测器。由于低温设备相对较高的成本与复杂的工艺，基于超导探测器的方案目前不适合实用化生产。本项目计划发展高探测效率低噪声上转换单光子探测技术，在实验室进行使用室温探测器的远距离量子密钥分发实验，为远距离实用化量子密钥分发技术的发展做好前期准备。

量子密钥分发（QKD）技术是一种理论上被证明可以达到信息理论安全（ITS）的密钥分发方案，这个方案可以解决点对点的保密通信问题。但目前技术手段无法真正实现量子中继，点对点之间可进行量子通信的最远距离即决定了不做其他假设时安全通信的最远距离。本项目计划研究远距离量子通信系统，拓展量子通信系统安全距离。在项目实施过程中，我们在实验室进行了200km的远距离测量设备无关的量子密钥分发实验。并随后在现场条件下运行系统，测试了系统在外场的工作性能。通过改进理论分析方法，以及实验数据统计性能，2016年进行了404km的远距离测量设备无关的量子密钥分发实验，创造了量子密钥分发距离的新纪录。还进行了简单的测量设备无关的量子密钥分发网络搭建与测试。在完成实验目标的基础上，我们进行了新型量子通信方案的实验，如首先提出并完成基于双光子干涉的被动RRDPS实验，数据锁定实验等。