基于全光编码转换的跨光纤与自由空间混合链路端到端量子密钥分发

量子密钥分发（QKD）有望实现信息论安全的通信，但未来的网络必须桥接光纤和自由空间链路，这两种链路天然采用不同的光子编码，即光纤中采用时间相位编码，自由空间中采用偏振编码。在此，我们展示了一条完整的混合光纤与自由空间 QKD 链路，该链路在单一端到端协议内桥接了两种介质，并完全在光域中进行两种编码间的转换。使用运行在 1550 nm 的诱骗态 BB84 协议，我们展示了在 90 m 室外自由空间链路上的连续安全密钥生成。该系统在折射率结构参数 Cn^2 跨越两个数量级以上的大气条件下运行，从强烈的白天湍流到平静的夜间条件，我们进一步验证了在 750 m 自由空间延伸距离上的光子级操作。在整个过程中，该链路维持了 5.6-6.8% 的会话平均量子比特错误率（QBER），远低于 11% 的 BB84 安全阈值。编码转换完全在光域中执行，无需测量或态重建，从而保留了 BB84 协议的安全假设。因此，时间相位到偏振（T2P）和偏振到时间相位（P2T）转换器仍属于不可信量子信道的一部分，而非可信中间节点。这些结果确立了安全的光子编码转换作为光纤与自由空间量子通信平台之间的实用接口，为未来量子网络应用提供了基础构件。