62英里量子连接突破性进展："不可破解"互联网传输距离提升100倍

研究人员通过噪声抑制光子发射技术保护量子数据免受外部干扰，实现了在62英里（100公里）光纤上的设备无关量子密钥分发（DI-QKD）。这项由陆博伟（Bo-Wei Lu）与国际团队主导的研究，将这种特殊加密方法的有效传输距离提升了约两个数量级，推动了该技术向城域级应用的迈进。

硬件无关的安全性

现有加密方法可能受未来量子计算机算力威胁。传统量子密钥分发（QKD）虽能应对，但要求用户验证硬件是否完全按制造商规格运行。DI-QKD通过利用贝尔不等式破缺解决了这一问题：该方法基于纠缠粒子的统计相关性验证安全性，将物理设备视为"黑箱"。由于安全性源自物理定律而非硬件内部结构，即使设备由未经验证的第三方提供，系统仍能保持安全。研究人员在新闻稿中指出："但DI-QKD要求极高，需在长距离上实现高质量纠缠态与高效探测。此前该技术仅在短距离实验室原理验证实验中实现。"

62英里传输的技术挑战

光纤中的信号损耗和环境干扰使得长距离保持高质量纠缠态极为困难。为实现62英里传输，陆博伟团队采用了多项技术方案。新闻稿补充说明："通过结合单光子干涉、量子频率转换至低损耗通信波段等先进技术，研究团队成功实现了长距离高保真纠缠态分发。"该团队还运用噪声抑制光子发射技术，防止量子信息因外部干扰而衰减。研究人员总结称："团队在有限数据条件下实现了11公里距离的可证明安全量子密钥生成，并证明即使在100公里处仍可能获得正向密钥率。"结果表明DI-QKD技术已具备城域范围内多点连接的可行性。

量子光纤传输的基础研究

此次62英里实验与《有趣工程》早前报道的多国独立研究相呼应，这些研究证实了量子比特可通过长距离光纤基础设施传输。其中基础性工作主要由荷兰代尔夫特理工大学完成：该校研究者利用金刚石晶体中的氮空位中心存储传输信息，将量子比特编码于氮原子电子和金刚石晶格内碳原子核态中。在一项实验中，研究团队在大学与海牙实验室间建立了15.5英里的光纤链路，连接两处嵌入金刚石晶格的氮原子。该成功传输证明利用现有光纤网络可在独立设施间建立量子纠缠，为近期62英里DI-QKD实验奠定了理论基础。

本研究已发表于《科学》期刊。

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