长距离高损耗水下自由空间信道上的诱饵态量子密钥分发

大气自由空间与光纤已被广泛用作量子通信信道，并已实现跨洲与跨城应用。能够连接星基量子资源与水下航行器的空海自由空间信道，现已成为构建全球量子通信网络版图中缺失的最后一块拼图。然而，由于不可避免的高损耗，穿透数十至数百米水体的长距离量子通信极具挑战性。在此，我们实验演示了针对高损耗的水下诱饵态量子密钥分发，同时在不同距离下保持低于 2.5% 的低量子比特误码率。通过以 50MHz 高速直接调制蓝绿激光并采用诱饵态协议，我们首次实现了无条件安全且可支持实际空海量子通信任务的长距离量子密钥分发。所演示的距离，即使在 Jerlov 2C 型沿岸水体中，也达到 30 米，较先前原理验证实验提升约一个数量级，且信道损耗相当于 345 米长的 Jerlov I 型洁净海水，是迈向实用化空海量子通信的关键一步。