在250公里光纤上实现的高速量子数字签名
量子数字签名(QDS)为消息完整性、真实性和不可否认性提供了信息论安全性,是未来量子网络的基础密码学原语。尽管研究取得显著进展,但QDS的实际部署一直受限于较低的签名速率和对信道损耗的较差耐受性,尤其在长距离和城域规模网络中表现突出。本研究报道了一种高速率、抗损耗的QDS系统,同时攻克了这两个关键瓶颈。该团队通过将基于萨格纳克干涉仪的固有相位稳定偏振调制技术与千兆赫兹级量子态编码技术、低时间抖动超导纳米线单光子探测器相结合,实现了高重复频率下的稳健连续运行。将该硬件平台与基于一次性通用哈希的QDS协议集成后,在相同信道损耗条件下,签名速率较现有QDS方案提升了两个数量级以上。值得注意的是,系统在总信道损耗高达49.05分贝时仍能保持约每秒1.25次的有效签名速率,创下迄今报道的QDS最高损耗耐受纪录。这些成果为量子数字签名在实际量子通信网络中的规模化部署提供了可行的技术路径。
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