基于独立耗散克尔孤子的200公里1兆比特双场量子密钥分发

双场量子密钥分发(TF-QKD)通过其平方根标度特性,显著提升了城际距离间的安全密钥生成率(SKR)。通过波分复用(WDM)并行QKD信道可进一步实现总SKR的提升。然而,直接在TF-QKD中实施该技术面临重大挑战——每个波长通道需要独立的超稳种子激光器、窄线宽发射器以及光学锁相环(OPLL),这些组件难以规模化扩展。本研究中,该团队通过采用两个独立的集成耗散克尔孤子(DKS)微梳作为多波长光源(分别位于通信双方),成功规避了这些限制。通过仅需稳定两个微梳的泵浦波长和重复频率,即可实现所有波长通道的高可见度单光子干涉。基于此架构,研究人员利用“发送-不发送”协议完成了完整的TF-QKD实验,在201.1公里光纤上使用16个密集波分复用(DWDM)信道实现了1.57 Mbps的总SKR。这一结果相比同距离下单波长TF-QKD方案提升了一个数量级以上。鉴于单个DKS微梳可在C波段支持超过100条相干谱线,该方法为城际高速量子密钥分发提供了可扩展的实现路径。

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提交arXiv: 2026-04-01 03:20

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