九州量子自研GHz-QKD通过中国信通院测试 多项关键指标全球领先

量子保密通信是指以具备信息论安全性证明的QKD技术作为密钥分发功能组件，结合适当的密钥管理、安全的密码算法和协议而形成的加密通信安全解决方案。QKD技术的最大特点是可实现无条件安全的密钥共享，使得通信双方实时获取随机且安全的对称密钥。而量子密钥分发设备，正是整个量子通信网络的核心设备。

QKD产品的研制门槛极高，放眼全球仅有少数研发团队能够实现。2017年，九州量子正式成为国内少数真正拥有QKD产品自主知识产权的研发团队。此后，九州量子团队始终深耕研发，不断升级，终迎来突破。

在说明QKD性能的重要指标中，成码率与误码率是关键指标。成码率是指QKD系统生成量子安全密钥的速率，该速率一般跟系统重复频率和通信距离有关。系统重复频率越高，通信距离越短，则成码率越高。而误码率，准确的说是量子比特误码率，顾名思义是指由于量子信道及其编解码过程中，存在实际世界中的不完美性，造成的BB84筛后密钥中错误比特的比例。造成误码的情况在实际操作中大致分两种，一是由于QKD系统本身各个模块的不完美性，调制解调的编解码过程中会产生无法消除的误差，这些误差值就成了误码；二是如果信息传输过程被窃听者窃听或信道干扰，会导致量子编码误差增大，这些量子比特的错误在解码之后便形成量子比特错误，导致误码。系统的量子比特误码率越低，在最后保密放大阶段处理时压缩剔除的密钥量就越少，相应的，量子安全密钥的成码率就越高。

图为基于BB84协议的量子密钥分发原理示意图

报告显示，根据实测值，以50公里距离为例，目前九州量子自研的GHz-QKD成码率可以达到50kbp@10dB（对于低速QKD，这一指标通常是>3kbps@10dB即可），最长通信距离约合115公里，完全可以满足YD/T3834.1中对高速QKD的线路跨段损耗、平均密钥成码率、系统线路损耗裕量的要求。这意味着九州量子的GHz-QKD不仅实现了成码率一个数量级的提高，同时还把商用化量子通信的安全距离提到了百公里以上，极大地突破了此前量子密钥分发通信速率不高、安全距离比较受限、只适合小城域范围通信的瓶颈，结合可信中继和量子网络技术，可为骨干网、城际网等项目应用提供坚实的量子安全保障。

优化设计、降低成本 助力QKD产品走向实用化

除了注重关键技术的国际领先性，如何在保证性能的前提下最大可能优化设计、降低成本也是九州量子团队攻克的重点难题。在QKD设备内部，单光子探测器、激光器、量子随机数发生器当属最为重要的三大器件。以接收端的单光子探测器为例，目前国际学术研究上主要采用超导探测器进行学术研究，具有体积大、成本高等问题。九州量子的高性能GHz-QKD产品中结合相关专利技术成功开发了GHz正弦门控探测器，具有探测效率高，暗计数低，后脉冲小等特点，不仅确保相关技术指标领先，且极大地降低了成本，为量子技术进一步走向实用化铺平道路。

中国信通院是工业和信息化部直属科研事业单位。在我国信息通信业发展的重大战略、规划、政策、标准和测试认证等方面发挥了有力支撑作用，为我国通信业跨越式发展和产业创新壮大起到了重要推动作用。今年7月，中国信通院联合国内40家量子信息领域相关高校、科研机构、企业公司等单位共同发起中国量子信息网络产业联盟，九州量子获邀成为联盟首批发起单位，并入选担任联盟理事单位。