在核反应堆中实现量子安全通信的示范
量子密钥分发（QKD）作为基于量子力学原理而非数学复杂性的新型密码技术，首次实现了无条件安全的远程通信。将这项技术融入下一代核能系统——这些系统专为全域数据采集、实时共享、先进仪器化及高度数字化而设计——可为微型反应堆和裂变电池等偏远设施提供安全、无人值守的自主运行保障。然而，在关键反应堆系统中的实际应用必须满足延迟时间、控制系统兼容性、稳定性及瞬态工况性能等严苛要求。 该研究团队在普渡大学全数字化核反应堆PUR-1上完成了相位编码诱饵态BB84协议QKD系统的端到端原型验证。该系统成功部署后，通过光纤实现了2000个信号的实时加解密：基于一次性密码本（OTP）的加密传输距离达82公里，采用高级加密标准（AES）的方案则扩展至140公里。针对68个信号的核心数据集，OTP安全通信距离进一步提升至130公里。在54公里距离下，QKD系统保持320kbps的稳定密钥生成速率及3.8%的量子比特误码率。 实验结果表明：OTP加密几乎不引入延迟，而密钥效率更高的AES与ASCON加密方案可显著提升加密信号数量且不增加延迟。动态密钥池的实现确保系统在潜在故障期间仍能维持数小时的安全密钥供应。该工作揭示了量子安全通信在未来数字化核反应堆技术中的应用潜力。
