突破距离限制：在商用电信网络实现长距离相干量子通信的重大意义

《Nature》：Long-distance coherent quantum communications in deployed telecom networks

为解决基于相干的量子协议可扩展性不确定的问题，研究人员在 254 公里的德国商用电信网络开展长距离相干量子通信研究。实现每秒 110 比特加密密钥分发，意义在于推动量子网络发展，助力多种量子技术应用。

　　量子通信领域的最新进展突出了光相干（Optical Coherence）在量子网络发展中的关键作用。这一资源对于量子互联网基于相位的架构至关重要，已促成多节点量子网络的成功演示，并大幅扩展了量子密钥分发（QKD）的范围。然而，由于所需的专业硬件，如超稳定光腔和低温光子探测器，基于相干的量子协议的可扩展性仍不确定。在此，研究人员在德国法兰克福和凯尔之间 254 公里的商业电信网络上实现了基于相干的双场量子密钥分发（Twin-Field QKD）协议，实现了每秒 110 比特的加密密钥分发。研究成果得益于一种可扩展的光相干分布方法，由实用的系统架构和带外相位稳定辅助的非低温单光子检测技术支持。该成果展示了在实际网络环境中类似中继器的量子通信，在无需低温冷却的情况下，将实际量子密钥分发（QKD）的距离翻倍。此外，据了解，研究人员实现了具有测量设备无关特性的最大量子密钥分发（QKD）网络之一。该研究使基于相干的量子通信需求与现有电信基础设施的能力相匹配，这可能对未来高性能量子网络很有用，包括先进量子通信协议的实施、量子中继器、量子传感网络和分布式量子计算。