英國開通全球首個商用級量子網絡 測試量子密鑰分發
責編：gltian ｜2019-04-02 10:18:05英國開通全球首個用于測試的商用級量子網絡，將測試量子密鑰分發(QKD)。該機制采用量子力學原理(觀察影響結果)而非數學復雜度來保證密鑰安全。
該125公里長的光纖鏈路是英國量子網絡計劃的一部分，該計劃屬于研究與工業界的協作項目，受到英國國家量子技術項目的支持。新網絡連接電信巨頭英國電信(BT)位于英格蘭東部伊普斯維奇市的阿達斯楚科技園和劍橋。
承載傳統流量和量子流量的網絡
3月26日，BT宣稱，該網絡將在承載加密數據本身的光纖上通過量子信道分發密鑰。
測試將先聚焦COW協議，即相干單向 (Coherent One-Way) 量子密鑰分發協議。粗略地說，就是在單個光子(光的粒子)上編碼密鑰。由于只要觀測光子就會改變光子的編碼，密鑰的安全性便能在鏈路另一端得到測試和保證。
確保數據不淹沒量子信號是個艱巨的挑戰。我們采用特殊的過濾器和最優算法來實現這一點。
將BT的研究帶入光纖網絡尤其是QKD的 Andrew Lord 在發給媒體的電子郵件中評論道：該QKD鏈路是2年的合作成果。鏈路采用已鋪設的BT光纖，走的BT交換，涉及的全部設備都是商用級的。
光纖數據和量子密鑰的結合是全球首創，確保數據不淹沒量子信號是個艱巨的挑戰，我們采用特殊的過濾器和最優算法來實現這一點。該網絡證明了QKD已成熟，期待在未來能引入現實網絡中。
該網絡本身的數據傳輸率為500Gbit/s，使用現成的IDQ和ADVA設備，是標準的高損耗光纖。
BT宣稱：該新高速鏈路可供測試和驗證新量子技術，包括試驗如何利用這些技術在醫療、銀行、國防和物流等垂直行業領域保護關鍵及敏感數據。
QKD面臨的一個主要問題還是距離，目前依舊限制在幾百公里的光纖長度上。這是因為承載信息的光子會逸散，降低形成密鑰的速度。(截至目前，QKD最長演示距離為404公里特低損耗光纖，安全密鑰速率為1.15比特/小時。)
量子密鑰分發：雙場推進或可增加傳輸距離
雖然使用COW協議的QKD網絡可通過菊花鏈（dasiy chain）增加總傳輸距離，但這要求中繼站要位于安全的位置。目前正在研究的一個解決辦法是雙場QKD——從光纖兩端發送光脈沖到中心位置，在中心位置檢測光子；中心位置無需保證安全。
Andrew Lord 表示：計劃未來采用多種其他協議，包括雙場和糾纏。
該量子安全鏈路不僅直接連接BT實驗室和劍橋大學的研究設施，還連接各自附近的劍橋科技園和伊普斯威奇市馬特爾舍姆創新園里眾多高科技產業。這就為主攻量子安全網絡的大量試驗項目打開了測試大門，并為業界提供了開發利用的潛力。
劍橋和約克大學傾力參與該網絡由量子通信中心核心合作伙伴BT，以及劍橋大學和約克大學承建。ID Quantique 和ADVA提供QKD系統、光傳輸設備和集成所需的系統特定專業知識。
英國大學、科學、研究和創新國務部長Chris Skidmore 稱：
薩福克郡和劍橋之間的首個商用級量子網絡鏈路是保護英國不受網絡威脅的重要一步。我們現代產業戰略的成功，有賴于我們保持英國作為創新溫床的地位。我們已將人工智能和數據確定為筑牢我們在新技術利用方面全球領先聲譽的重大挑戰，我們將通過產業界、政府和國家量子技術計劃之間的持續合作，在量子技術方面取得創新成就。