【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】傳統(tǒng)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議能夠為兩用戶提供安全密鑰，量子會議密鑰分發(fā)協(xié)議則在此基礎(chǔ)之上將更多用戶納入量子通信網(wǎng)絡(luò)，并能使參與通信的用戶安全地共享相同的密鑰。在未來的量子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想中，量子會議密鑰分發(fā)是重要的組成部分。近日，南京大學馬小松、祝世寧團隊在實驗上實現(xiàn)了基于四強度誘騙態(tài)方法的測量設(shè)備無關(guān)量子會議密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。該工作推進了對多用戶量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的研究，為未來實現(xiàn)長距離，多用戶，可擴展的實用化量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。
 

　　量子會議密鑰分發(fā)協(xié)議需要在參與通信的用戶間建立多方量子關(guān)聯(lián)以保證安全性。相比直接制備并分發(fā)多光子糾纏態(tài)的協(xié)議，基于糾纏態(tài)投影測量和后選擇的測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議能夠免疫所有針對探測端的攻擊，因而具有更高的安全性與實用性。該協(xié)議于2015年首次由陳增兵教授團隊提出(Phys. Rev. Lett. 114, 090501)，但由于諸多實驗技術(shù)上的難點，其一直未能在實驗上實現(xiàn)。
 

圖1：實驗裝置示意圖
 

　　為了實現(xiàn)測量設(shè)備無關(guān)量子會議密鑰分發(fā)協(xié)議，研究團隊一方面在理論上將原始的三強度誘騙態(tài)協(xié)議改進為了四強度誘騙態(tài)協(xié)議。在發(fā)送脈沖數(shù)有限且符合計數(shù)率較低的情況下，新的四強度誘騙態(tài)協(xié)議的安全密鑰率相較原協(xié)議有明顯提升，同時通信距離也有顯著增加。另一方面，研究團隊在理論上研究并在實驗上實現(xiàn)了弱相干光脈沖GHZ態(tài)投影測量中的多光子干涉現(xiàn)象。研究團隊搭建了三用戶通信網(wǎng)絡(luò)，并最終分別在系統(tǒng)整體損耗約為14.1dB，17.8dB和21.5dB的情況下獲得了約7.54bps，1.17bps和0.097bps的會議密鑰率。近期，南方科技大學團隊完成了相關(guān)工作(Phys. Rev. Lett. 133, 210803)，與本工作一起推進實用化、多用戶量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
 

圖2：會議密鑰成碼結(jié)果
 

　　相關(guān)研究工作近期以“Experimental measurement-device-independent quantum cryptographic conferencing” 為題發(fā)表在國際學術(shù)期刊Physical Review Letters上。南京大學物理學院博士研究生杜一峰為文章第一作者，劉昱鳳同學、楊承東同學、鄭曉冬同學對本文亦有重要貢獻。南京大學物理學院馬小松教授為該文章的通訊作者。南京大學祝世寧院士對該工作進行深入指導(dǎo)。這項工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金前沿技術(shù)計劃、中央高校基礎(chǔ)研究基金和量子科學技術(shù)創(chuàng)新計劃等基金項目的資助。同時這項工作得到了南京大學物理學院、固體微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室、人工微結(jié)構(gòu)科學與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、江蘇省物理研究中心、中國科學技術(shù)大學量子信息和量子物理協(xié)同創(chuàng)新中心和合肥國家實驗室的支持。