无需测量校正的“量子密钥分发”…ETRI与KAIST称“重新确立量子密码通信理论”

by Jeong Ilwoong

Published 30 Jul.2025 09:33(KST)

韩国科研团队在无需对量子态测量进行校正的情况下，实现了可进行量子密钥分发（QKD）的“测量保护（MP）”理论构建，并通过实验加以验证。所谓量子密钥分发技术，是指利用量子力学原理分发从根本上无法被窃听的加密密钥的技术。

韩国电子通信研究院（ETRI）30日表示，其与KAIST联合研究，全球首次开发出一项新技术，可在卫星、船舶、无人机等处于动态环境下时，也能稳定实现量子通信。

ETRI研究人员正在开展与量子相关的研究。韩国电子通信研究院提供

量子通信是一种将信息以光的量子态进行传输的高精度技术。但在与通过无线移动的飞行器进行通信收发时，受天气或周边环境变化影响，通信会变得不稳定。

尤其是在天空、海洋等实时受到天气影响的环境中，如何稳定维持量子通信一直是一个极其困难的课题。

本次研究的意义在于，克服了上述局限，打开了在无人机等处于移动状态时也能稳定收发量子信息的技术可能性。

借此契机，今后有望在卫星与地面之间的安全通信、无人机及海上通信等多个领域，在不受天气影响的情况下应用量子技术。

联合研究团队在研究过程中，构建了无需对量子态测量进行校正即可实现量子密钥分发（QKD）的“测量保护（MP）”理论，并进行了实验验证。由KAIST的Bae Junu教授团队负责理论构建，ETRI分别负责实验实施。

既有量子密钥分发协议在信道状态每次发生变化时，都必须反复对接收端测量装置进行校正。但在本次研究中，研究团队证明，仅通过简单的局域运算，就可以在与信道状态无关的情况下实现稳定的密钥分发。

为进行实验，联合研究团队在10米自由空间段上构建了施加最高30dB损耗的长距离传输环境，并插入各种偏振噪声，以假设为长距离无线环境，从而验证即便在恶劣条件下，量子的传输与测量也能顺利进行。此外，在发射端和接收端各安装了3个波片，用以实现局域运算。

通过这一方式，基于测量保护（MP）的量子密钥分发系统将量子比特误码率（QBER）的系统最大容许值较以往提升至20.7%。量子比特误码率是指在传输的量子比特中发生错误的比例。

在接收的量子比特中，只要误码率低于20.7%，即无需额外测量校正也能实现稳定的量子密钥分发。这也意味着，即便在各种信道噪声环境下，无需测量校正也能实现稳定的密钥生成，从而构建出可信赖的量子通信。

ETRI量子技术研究本部长Yoon Cheonju表示：“实现与信道变化无关的量子密钥分发，将大幅提升量子加密通信的灵活性”，并称“今后将把这一成果扩展为长距离自由空间链路技术，构建全球量子网络的基础”。

此外，本次研究成果（论文）已被国际学术期刊《Advanced Quantum Technologies》选为封面论文。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。