Framgångsrika nya fälttester av ett system med kontinuerlig variabel kvantnyckeldistribution (CV-QKD) över kommersiella fibernät kan bana väg för användning i storstadsområden.

Det är den viktigaste prestationen från ett gemensamt team av kinesiska forskare, publicerad idag i Quantum Science and Technology , vilket visar CV-QKD-överföring över kommersiell distribuerad fiberlänk med ett avstånd på 50 kilometer.

Teamledare och huvudförfattare, Prof. Hong Guo, från ett gemensamt team av Peking University och Beijing University of Post and Telecommunications (PKU-BUPT joint team), Peking, sa:"CV-QKD ger, i princip, ovillkorliga hemliga nycklar för att skydda människors data - såsom bankinformation, mejl och lösenord.

"Det har väckt stor uppmärksamhet de senaste åren, eftersom den använder standard telekomkomponenter som fungerar vid rumstemperatur, i stället för specifika kvantanordningar som enstaka fotondetektorer etc, och den har potentiellt mycket högre hemliga styrräntor. Dock, de flesta tidigare långdistans CV-QKD-demonstrationer gjordes endast i laboratoriefibrer, utan störningar orsakade av fältmiljön. "

Huvudförfattarna Dr. Yichen Zhang och Prof. Song Yu, från PKU-BUPT gemensamma team, Peking, sade:"Det finns flera utmaningar att föra ett praktiskt CV-QKD-system från ett laboratorium till den verkliga världen. Distribuerade kommersiella mörka fibrer är oundvikligen utsatta för mycket starkare störningar från förändrade miljöförhållanden och fysisk stress. Detta i sin tur orsakar allvarliga störningar av de överförda kvanttillstånden.

"De lider också av högre förluster på grund av skarvar, skarpa böjar och mellanfiberkopplingar. Programvaran och hårdvaran för CV-QKD-moduler måste inte bara vara utformade för att klara alla förhållanden som påverkar transmissionsfibern, men måste också vara robust konstruerad för att fungera i lokaler utformade för standard telekomutrustning. Vidare, eftersom systemen behöver köras kontinuerligt och utan frekvent uppmärksamhet, de måste utformas för att automatiskt återhämta sig från eventuella fel och skydda slutanvändare från avbrott i tjänsten. "

Det gemensamma forskarteamet PKU-BUPT genomförde två fälttester av CV-QKD över kommersiella fibernätverk i två städer i Kina – Xi'an och Guangzhou – och uppnådde överföringsavstånd på 30,02 km (12,48 dB förlust) och 49,85 km (11,62 dB förlust) ), respektive.

Professor Hong Guo sa:"De längsta tidigare fälttesterna av ett CV-QKD-system var över en 17,52 km utplacerad fiber (10,25 dB förlust) och en 17,7 km utplacerad fiber (5,6 dB förlust), där de hemliga nyckelfrekvenserna var 0,2 kbps och 0,3 kbps, respektive.

"Jämför man med dessa resultat, våra resultat visar mer än två gånger överföringsavstånd, och två storleksordningar högre hemliga styrräntor, fast i mer förlorande kommersiella fiberlänkar.

"Detta är ett betydande steg för att föra CV-QKD närmare vardagligt bruk. Det har drivit CV-QKD mot en mer praktisk miljö, och, naturligtvis, man kan förvänta sig att ett kvantgaranterat säkert storstadsnät kan byggas inom räckhåll för nuvarande teknik. "