量子力學的基本原理確保了量子通訊絕對不可能“洩密”，可它所使用的裝置卻可能成為受攻擊的安全漏洞。能否將這個漏洞“堵”上？近日，中國科學技術大學潘建偉團隊透過發展裝置無關理論協議、構建高效率的光學量子糾纏系統，首次在國際上實驗實現了裝置無關量子金鑰分發（DI-QKD）的原理性演示，相關研究成果以編輯推薦的形式線上發表於國際學術權威期刊《物理評論快報》。

相比於傳統通訊協議，量子金鑰分發能使兩個遠距離的使用者之間共享資訊理論安全性的金鑰，結合一次一密的加密方式，可以確保原理上無條件安全的通訊。

“傳統量子金鑰分發方案通常需要對使用的裝置有一定的瞭解和信任。”中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室教授張強解釋，在現實條件下，裝置可能存在某些不完美的特性，從而為攻擊者提供“鑽空子”的機會，造成潛在安全隱患。目前主要的解決方案是對裝置進行檢測並制定相關標準，以確保其在現實條件下的安全性。

為解決這一難題，科學家開始嘗試裝置無關量子金鑰分發的實現。基於無漏洞量子力學基礎檢驗，裝置無關量子金鑰分發提供了一套全新的不依賴於裝置具體功能和特性的安全成碼方案。基於該協議，不需要對裝置進行任何標定，就可保證量子金鑰分發的現實安全性。儘管這一方案備受國內外學術界的高度重視和廣泛關注，但裝置無關量子金鑰分發的實現十分困難。

為了實現這一目標，潘建偉團隊分別從理論和實驗兩方面進行了探索研究。在理論方面，研究團隊原創性提出隨機後選擇DIQKD理論方案。其核心思想是透過在實驗測量結果中隨機新增噪聲，並將其中包含少量關聯資訊但擁有較大錯誤的結果剔除掉，從而有效提升系統對於損耗的容忍度，使現有技術水平下DI-QKD的實現成為可能。在實驗方面，研究團隊透過最佳化空間光路的引數，搭建高效率的光學糾纏源，並結合高效率的單光子探測器，使系統效率達到87。5%，超過了以往所有報道的相關光學實驗。同時，他們還使實驗中產生的量子態保真度達到99。5%，滿足了理論方案對於系統性能的要求。

在此基礎上，潘建偉團隊首次實現了基於全光學系統的DI-QKD原理演示，成位元速率達到每秒466位元組，並且驗證了該系統在光纖長度達到220米時仍然可以產生安全的量子金鑰。這項工作對揭示量子力學基礎檢驗和量子資訊處理之間內在的深刻聯絡，發展安全的金鑰分發、構建未來量子網路具有重要意義。（許琦敏）

【來源：文匯報】

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