量子密钥分发（QKD）是卫星通信和光纤通信的核心技术，是未来保障信息网络安全的核心技术。但是在光纤网络中，当宽波段的光在光纤中传播时，频率和抵达时间将会出现离散，破坏量子加密所要求的纠缠光子对之间微妙的时间相关性。

新加坡国立大学（NUS）的研究人员已经成功测试了一种巧妙的方法，可以避免基于光纤的QKD出现的色散效应，而无需引入色散补偿设备或对已安装的光纤网络进行其他修改。该方法的奥妙在于针对纠缠光子本身的波长和光谱特性进行工程设计，使其接近单模光纤的零色散波长（约1310nm）。

研究人员首先利用自发性参数下转换（SPDC）产生1316 nm处退化的光子对，从而接近单模光纤的零色散波长标准1310 nm，并且具有足够宽的发射范围，能够在该中心波长的左右两侧区域进行展宽。基于波分复用法，将中心波长略低于1316 nm阈值的信号光子与中间波长略高于1316 nm阈值的闲置光子分离。然后，信号光子和闲置光子各自通过多段单模光纤发送，并使用独立的InGaAs雪崩光电二极管进行检测和时间戳监测。

新加坡国立大学网络安全研发实验室中产生纠缠光子对的实验装置

该研究表明，以上述方式调整光子源，即使实际应用中的多段传输光纤具有不同的色散特性，也能够保持10至80公里跨度上纠缠光子对之间的时间相关性。研究人员认为，在已有大量基础设施的城市光纤网络中，这项技术将更有利于实现量子加密通讯。

消息来源：

https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2019/april/improving_entangled_photons_on-time_performance/

编译：云光子

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