08,12,2026 3vues
【Instrument de bordFlash recherche et développement webRécemment, l'équipe du professeur Zeng Guihua, de l'École d'automatisation et de perception de l'Université Jiao Tong de Shanghai et du laboratoire national clé pour la transmission et la communication de photons, a terminé pour la première fois la validation expérimentale de faisabilité de la distribution de clés quantiques à variables continues stellaires et terrestres (cvqkd). Avec une perte de 41 DB sur une liaison Terre - étoile équivalente de 1 200 km, l'équipe a réussi à récupérer la clé d'origine et à démontrer que le surbruit du système peut supporter un taux de clé de sécurité positif. Les résultats de la recherche sont Experimental verification for the feasibility of satellite-to-ground continuous-variable quantum key distribution Publié dans Advanced Photonics 2026, volume 8.
Contexte de l'étude
La distribution de clés quantiques à longue distance est une base importante pour la construction d'un réseau mondial de communication quantique. Par rapport aux liaisons à fibre optique, les satellites peuvent permettre aux signaux quantiques de se propager principalement dans des espaces libres à faible perte, offrant ainsi une voie viable pour les communications quantiques intercontinentales à très longue distance. La distribution de clés quantiques à variables discrètes stellaires a permis la distribution de clés à l'échelle du millier de kilomètres et la communication cryptographique intercontinentale, démontrant ainsi le potentiel de construction d'un réseau quantique intégré ciel - terre. La distribution de clés quantiques à variables continues a une capacité de canal élevée, un coût inférieur, un système de communication optique cohérente classique compatible et d'autres caractéristiques, peut également utiliser la détection cohérente pour supprimer efficacement le bruit optique de fond, naturellement capable de fonctionner toute la journée. Cependant, le bruit excessif dans des conditions de pertes élevées est difficile à supprimer et les pertes tolérables théoriques sont limitées, ce qui a permis au cvqkd stellaire de rester principalement dans la phase d'analyse théorique. La vérification expérimentale nécessite à la fois la récupération de la clé d'origine à pertes élevées et l'établissement d'une corrélation avec les données de modulation, et la démonstration que le bruit excessif est suffisamment faible pour permettre d'obtenir un taux de clé de sécurité positif.
Parcours de recherche et résultats
En réponse à la contradiction entre le rapport signal sur bruit insuffisant du signal pilote et l'augmentation du bruit de fuite du pilote dans les liaisons étoile - Terre à pertes élevées, l'équipe de recherche a construit un système cvqkd à état cohérent à modulation gaussienne locale, utilisant un multiplex temps - polarisation pour transmettre le signal quantique et le Signal pilote. Un modulateur d'amplitude à taux d'extinction élevé à deux étages fournit une isolation dans le domaine temporel de 80 DB et un séparateur de faisceau polarisant fournit une isolation de polarisation de 30 DB, réalisant une isolation multiplexée totale de 110 DB, garantissant une fuite photonique suffisamment faible tout en ayant une intensité pilote supérieure à 67 DB du signal quantique, réalisant une suppression du bruit de phase et du bruit de fuite photonique à 41 DB de pertes élevées.
L'équipe de recherche a construit une liaison de perte équivalente de 38 à 43 DB composée d'un canal en espace libre, d'une fibre optique de 50 km et d'un atténuateur optique variable. L'extrémité de réception complète la détection cohérente avec des vibrations indépendantes et quantifie la précision de 12 bitsOscilloscopeL'acquisition de signaux quantiques et de signaux pilotes fournit des données expérimentales pour la récupération de clés brutes et l'évaluation de surbruit dans des conditions de pertes élevées. L'équipe de recherche a complété le post - traitement numérique en utilisant des techniques de décroissance à haute efficacité, d'estimation de la polarisation de fréquence de haute précision de Quinn et de récupération de phase assistée par pilote. Avec une perte de 41 DB, le signal récupéré présente le seul pic significatif d'intercorrélation avec les données de modulation gaussienne d'Alice (Figure 2), indiquant que la clé d'origine a été récupérée avec succès et qu'une association d'intrication virtuelle a été établie entre Alice et Bob. En réponse au problème des fluctuations statistiquement significatives des estimations de surbruit à 41 DB de pertes élevées, l'équipe a utilisé une méthode de test équivalente et a mesuré un surbruit moyen de 00167 SNU. Après prise en compte du bruit de quantification ADC et du bruit d'évanouissement pour le canal Terre - étoile réel, un surbruit de 00198 SNU est prévu pour une liaison de 1200 km (Figure 3). L'analyse du taux de clé a montré que le système pouvait encore obtenir un taux de clé de sécurité positif avec une perte de 41 DB (Figure 3), ce qui a permis de valider la faisabilité du cvqkd stellaire.
Perspectives de développement
L'étude a d'abord validé la faisabilité de la distribution de clés quantiques à variables continues sous un canal stellaire à perte élevée de 41 DB, a repoussé les limites de l'analyse théorique et de la simulation numérique de cvqkd stellaire, a fourni une base expérimentale pour la récupération du signal quantique et la suppression du bruit excessif dans des environnements à perte élevée et fortement perturbés, a fourni une nouvelle voie technologique pour la conception et le déploiement de systèmes de distribution de clés quantiques à variables continues stellaires réels et a fourni une référence importante pour la construction d'un réseau de communication quantique intégré ciel - terre.
