量子密钥分发设备又迎新突破 九州量子将误码率降至2%

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近日，浙江九洲量子信息技术有限公司宋晓甜团队自主开发的qkd设备在三种完全不同的环境下接受了第三方公司的测试。测试表明，其qkd设备的平均量子误码率低至2%左右，最低仅为0.5%，保持稳定，达到领先的数据水平。

量子密钥分发设备Qkd(quantum key distribution)是量子安全通信的核心产品。基于量子物理学的基本原理，它是一种理论上证明无条件安全的密钥传输装置。

量子误码率是量子密钥分发设备的一个重要产品指标，是指量子密钥分发产品因系统误差、窃听者干扰或信道干扰而导致的量子误码率。

近日，浙江九洲量子信息技术有限公司宋晓甜团队自主开发的qkd设备在三种完全不同的环境下接受了第三方公司的测试。测试表明，其qkd设备的平均量子误码率低至2%左右，最低仅为0.5%，保持稳定，达到领先的数据水平。

领导该产品研发的宋晓甜博士解释说:“误码率越低，移除的信息就越少，设备性能就越好。”宋晓甜博士毕业于中国科技大学物理系，具有丰富的工作经验，一直从事量子光学、量子密钥分配、量子随机数发生器等技术领域的研究和工程工作。

误码率反映了量子密钥分发设备的性能

Qkd设备是量子通信的关键设备。没有它来生成和分发量子密钥，后续的加密工作就无法顺利进行。量子通信应用系统分为三层。在整个量子加密系统中，最底层是量子密钥传输层，它通过量子密钥分发设备和光纤量子信道实现相邻量子密钥分发设备之间的安全密钥传输。中间层是密钥管理层，qkm(量子密钥管理器)系统负责存储和管理在qkd中生成的量子密钥。任意两个或多个节点之间的密钥共享可以通过安全中继等技术实现，并且可以为上层提供安全的密钥和认证服务。顶层是关键的应用层，即量子安全网关。密钥应用层通过调用密钥管理层提供的接口获取量子密钥，对数据进行加密，保证业务的安全性。

在量子密钥分发设备中，单光子探测器、激光器和量子随机数发生器是三个最重要的设备。在解释qkd的重要指标中，比特率和误码率是关键指标。

编码速率是指qkd系统生成安全密钥的速率，通常与通信距离有关。顾名思义，误码率是指错误信息的比例。实际上有两种错误代码。首先，因为qkd系统的每个模块都需要调制和解调，所以在调制之间不可避免的会有设备误差，这些误差值会变成误码；第二，如果信息传输过程被窃听者窃听或受到信道干扰，将导致量子比特错误，进而形成数字比特错误，并在接收和检测后导致比特错误。

误码率越低，最终数据处理中消除的信息就越少，相应地，编码率就越高。

宋晓甜博士说，在理论研究中没有系统性错误，所以所有的系统缺陷都将被归类为窃听者的行为。在密钥后处理过程中，由于设备不完善、信道和环境的影响、窃听等因素造成的错误比特将通过基础纠正等操作进行纠正，通过安全放大技术对发送端和接收端纠错后的密钥进行压缩，获得安全密钥，从而将窃听者获得的信息量减少到可以忽略的程度，从而获得安全可靠的密钥。

平均误码率为2%。这些数据是如何获得的？

平均误码率为2%，最低仅为0.5%。这些数据是如何获得的？据宋晓甜博士介绍，该团队从方案设计到探测器性能、干扰环匹配度和调制精度都进行了深入研究。

在方案设计中，团队采用相位编码原理，即马赫-曾德尔干涉仪和去偏振器，通过去偏振来抵抗信道中的偏振变化，并设计了独特的方案。该方案的主要设计者是宋晓甜博士，设计方案也获得了相关的知识产权。

在干涉环的匹配度中，匹配度越高，误码率越低，这是对系统误差检测的一种改进，需要考虑光强和光强比之间的匹配度；就探测器性能而言，即单光子探测器，需要使用雪崩光电二极管。然而，由于这种二极管所需的高技术，市场被外国企业垄断。团队主要改变外部电路的设计，需要考虑暗计数。、后脉冲、检测效率等指标(暗计数率低于；脉搏后率≤2%；检测效率为10%(1%)；就调制精度而言，采用自适应方法来实现有效且精确的反馈机制。这些都是研发中需要面对和解决的问题。

宋晓甜博士介绍说，误码率的突破只是九州量子密钥设备研发过程中的一个“小胜利”。宋晓甜目前是九州量子公司量子设备实验室的负责人和技术总监。他主要负责公司量子密钥分发系统的研发，拥有40名团队成员。根据qkd设备的不同模块，人员划分为算法组、基础物理组、fpga组、硬件组和软件组，并在这些方面逐一取得突破。

目前，九州量子申请了48项发明专利、46项实用新型专利和3项外观专利，其中13项实用新型专利获得授权。

来源：搜狐微门户