近日，由北京經開區（北京亦莊）量子信息企業北京中科國光量子公司（以下簡稱“國光量子”）聯合中科院空天信息創新研究院、浙江大學組成的科研合作團隊，在量子密鑰分發實用化方面取得重要進展。
“團隊提出一種基于量子態的新型連續變量量子密鑰分發幀同步方案并進行了性能分析，為進一步提高量子密鑰分發的實用化提供了新思路。”國光量子董事長趙義博介紹道。
隨著量子加密技術的不斷發展，量子密鑰分發系統（QKD）變得越來越重要。在量子密鑰分發系統中，正確的同步是提取安全密鑰的基石。同步算法通常包括位同步和幀同步，用于解決信號中采樣點的正確識別和數據信號起始位的正確識別等問題。然而，由于量子信號強度微弱，接收端的信號信噪比低，從而導致信號同步成為密鑰分發系統中的一個難題。
“對于連續變量量子密鑰分發系統（CVQKD）來說，同步是最基本的要求。”趙義博表示，傳統幀同步方案是通過插入預先設置的同步幀，即在量子信號前添加一段設計好的強光同步信號，接收端能夠以較高的信噪比來獲取同步信號。如果同步幀結構過于簡單，則無法克服相位漂移帶來的影響，導致同步效果急速劣化。而復雜的同步幀結構可以有效應對相位漂移，但是會增加系統調制難度和同步效率。“目前，幾乎所有的幀同步方案都需要對同步幀信號進行額外的調制，增加系統的復雜度和成本。”
為解決上述問題，科研人員提出了一種無需調制的CVQKD幀同步方案。發送端通過公布少量的量子態，接收端利用量子態的高斯分布特性，通過構造的兩組發送序列與公布的量子態進行互相關計算，即可完成幀同步。該同步方案在極低信噪比和任意相位漂移情況下，均具有較高的同步成功率，且不增加量子密鑰分發系統復雜性、不降低量子信號的占空比的情況下，可以克服傳統調制方案的缺點。
據悉，該方案可為連續變量量子密鑰分發系統的應用提供更好的解決方案，提高系統的可靠性和安全性，為推動量子密鑰分發系統的實用化有重要的意義。