[IEEE 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 佛罗伦萨大都会区有限密钥量子密钥分发系统现场试验

摘要： 在一个以敏感数据和信息持续交换为基础的社会中，安全可信的通信至关重要。量子密钥分发（QKD）利用量子力学基本原理，实现了无条件安全的数据共享[1]。过去30年间，人们开发并测试了多种QKD协议，实现了长距离传输[2]和高达数百兆比特每秒的密钥生成速率[3]。然而由于多重因素——包括低密钥生成速率、用户间有限传输距离、应用场景匮乏、高成本以及对低噪声光纤链路的严苛要求——这项技术仍难以在现有光纤网络和电信基础设施中大规模部署。 为揭示实际部署中的问题，研究人员利用城域规模已安装光纤开展了量子实地试验。其中许多实验采用暗光纤（即需要为量子密钥传输单独铺设专用链路），另一些试验则探索了弱相干脉冲与经典信号在同一光纤中共存传输的方案[4-7]（见图1a）。本研究报道了在佛罗伦萨现装光纤上开展的低成本C波段电信波长全系统QKD实地试验。实验采用含一个诱骗态的三态时隙协议[2]，如图1b所示：发射端（Alice）工作在100GHz DWDM网格第21信道，通过环形拓扑的城域暗光纤与接收端（Bob）相连。光纤总长约40公里，整体传输损耗为21dB。实验在同步传输不同波长经典同步信号（100GHz DWDM网格第51信道，输入功率-29dBm）的情况下，实现了有限密钥场景下3.4kbps的安全密钥生成速率。图1c展示了持续数小时测量的密钥生成速率与误码率数据，证实了设备的稳定性。