意大利帕多瓦大学的研究人员开发了一种简单而稳定的全光纤装置，以产生用于量子密钥分发的量子状态。据报道，该装置能够以超过每秒10亿次的速度切换光的偏振态，而且具有自补偿功能，对温度及其它环境因素的变化不敏感。这种装置将使全球数据网络的开发更为切实可行，其加密方法对于信用卡交易、文本保护等而言非常安全。

量子密钥分发技术并不依赖于数学，而是运用偏振等光的量子特性进行数据加密，并同时发送解密所需的随机密钥。“量子密钥分发技术将对个人隐私和信息安全产生深远影响。”该研究的领导人Giuseppe Vallone表示，“我们的方案简化了例如卫星与地球、移动终端之间等自由空间通信的量子密钥分发，这是实现全球量子网络所必需的。”

尽管可以利用光的其他各种特征来生成量子态，但是偏振特性非常适合于自由空间，因其不受大气条件干扰。“我们的目标在于开发一种用于卫星与地球之间通信的量子加密方案。”Vallone说，“然而，现有的偏振编码器不够稳定，价格昂贵且结构复杂，不适用于太空环境，甚至可能产生破坏通信协议安全性的副通道。”

研究人员将全新开发的偏振编码器成为POGNAC，采用光纤环Sagnac干涉仪快速旋转入射激光的偏振状态。该装置将入射光分成偏振相互垂直的两束光，分别以顺时针和逆时针方向在光纤环中传输，目前整体可以封装为15 x 15 x 15厘米大小。

一种能够以超过每秒10亿次的速度切换光偏振态的光纤装置，有利于自由空间的量子数据加密传输

研究人员测量了POGNAC产生的偏振量子态，并与预期结果进行比较。经测试，新型装置的本征量子误码率（QBER）低至0.2%，而典型量子密钥分发系统的QBER为1%至2%。

Vallone评价道：“我们的测试结果表明，可以使用更为简单有效的光偏振方法进行数据编码，而且我们仅仅使用了商用元器件就验证了这一结果。”

消息来源：

https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2019/new_all-fiber_device_simplifies_free-space_based_q/

编译：云光子

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