中国科大在高安全量子密钥分发网络方面取得新进展

网络安全是信息时代的重要主题量子密钥分发网络基于量子物理原理，可以为成千上万的用户提供基于信息的安全保密通信服务，构建安全可控的网络环境目前，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可是，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必须可信的中间节点，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，是当前迫切需要解决的问题

测量无关的量子密钥分发协议可以通过设置一个不可信节点来共同测量编码的量子态，从而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韩课题组多年来对这一问题进行了深入研究在2015年，双独立系统的参考系统测量设备)实现，解决了相位扰动问题2017年设计了环境鲁棒系统(Optica 4，1016—1023 (2017))，进一步实现了抗极化扰动能力，2021年，非独立组网的方案(光子Res. 9，1881—1891 (2021))是为了探索测量设备独立系统的联网路线而提出的至此，解决MDI—QKD网络环境干扰下多用户可用性和可靠性问题的条件已经具备

图1测量设备独立网络实现框图

在这项研究中，研究小组设计了萨纳克—马赫—曾德尔非相位敏感量子编码器的结构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成果推动了下一代量子保密通信网络的实际应用，为未来量子互联网的具体形式做出了有益的探索