量子保密通信是指以具備信息論安全性證明的QKD技術作為密鑰分發(fā)功能組件，結(jié)合適當?shù)拿荑€管理、安全的密碼算法和協(xié)議而形成的加密通信安全解決方案。QKD技術的最大特點是可實現(xiàn)無條件安全的密鑰共享，使得通信雙方實時獲取隨機且安全的對稱密鑰。而量子密鑰分發(fā)設備，正是整個量子通信網(wǎng)絡的核心設備。

QKD產(chǎn)品的研制門檻極高，放眼全球僅有少數(shù)研發(fā)團隊能夠?qū)崿F(xiàn)。2017年，九州量子正式成為國內(nèi)少數(shù)真正擁有QKD產(chǎn)品自主知識產(chǎn)權(quán)的研發(fā)團隊。此后，九州量子團隊始終深耕研發(fā)，不斷升級，終迎來突破。

在說明QKD性能的重要指標中，成碼率與誤碼率是關鍵指標。成碼率是指QKD系統(tǒng)生成量子安全密鑰的速率，該速率一般跟系統(tǒng)重復頻率和通信距離有關。系統(tǒng)重復頻率越高，通信距離越短，則成碼率越高。而誤碼率，準確的說是量子比特誤碼率，顧名思義是指由于量子信道及其編解碼過程中，存在實際世界中的不完美性，造成的BB84篩后密鑰中錯誤比特的比例。造成誤碼的情況在實際操作中大致分兩種，一是由于QKD系統(tǒng)本身各個模塊的不完美性，調(diào)制解調(diào)的編解碼過程中會產(chǎn)生無法消除的誤差，這些誤差值就成了誤碼；二是如果信息傳輸過程被竊聽者竊聽或信道干擾，會導致量子編碼誤差增大，這些量子比特的錯誤在解碼之后便形成量子比特錯誤，導致誤碼。系統(tǒng)的量子比特誤碼率越低，在最后保密放大階段處理時壓縮剔除的密鑰量就越少，相應的，量子安全密鑰的成碼率就越高。

圖為基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)原理示意圖

報告顯示，根據(jù)實測值，以50公里距離為例，目前九州量子自研的GHz-QKD成碼率可以達到50kbp@10dB（對于低速Q(mào)KD，這一指標通常是>3kbps@10dB即可），最長通信距離約合115公里，完全可以滿足YD/T3834.1中對高速Q(mào)KD的線路跨段損耗、平均密鑰成碼率、系統(tǒng)線路損耗裕量的要求。這意味著九州量子的GHz-QKD不僅實現(xiàn)了成碼率一個數(shù)量級的提高，同時還把商用化量子通信的安全距離提到了百公里以上，極大地突破了此前量子密鑰分發(fā)通信速率不高、安全距離比較受限、只適合小城域范圍通信的瓶頸，結(jié)合可信中繼和量子網(wǎng)絡技術，可為骨干網(wǎng)、城際網(wǎng)等項目應用提供堅實的量子安全保障。

優(yōu)化設計、降低成本 助力QKD產(chǎn)品走向?qū)嵱没?/span>

除了注重關鍵技術的國際領先性，如何在保證性能的前提下最大可能優(yōu)化設計、降低成本也是九州量子團隊攻克的重點難題。在QKD設備內(nèi)部，單光子探測器、激光器、量子隨機數(shù)發(fā)生器當屬最為重要的三大器件。以接收端的單光子探測器為例，目前國際學術研究上主要采用超導探測器進行學術研究，具有體積大、成本高等問題。九州量子的高性能GHz-QKD產(chǎn)品中結(jié)合相關專利技術成功開發(fā)了GHz正弦門控探測器，具有探測效率高，暗計數(shù)低，后脈沖小等特點，不僅確保相關技術指標領先，且極大地降低了成本，為量子技術進一步走向?qū)嵱没伷降缆贰?/strong>

中國信通院是工業(yè)和信息化部直屬科研事業(yè)單位。在我國信息通信業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略、規(guī)劃、政策、標準和測試認證等方面發(fā)揮了有力支撐作用，為我國通信業(yè)跨越式發(fā)展和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新壯大起到了重要推動作用。今年7月，中國信通院聯(lián)合國內(nèi)40家量子信息領域相關高校、科研機構(gòu)、企業(yè)公司等單位共同發(fā)起中國量子信息網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，九州量子獲邀成為聯(lián)盟首批發(fā)起單位，并入選擔任聯(lián)盟理事單位。