Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution Over a 404 km Optical Fiber

量子密钥分配 BB84 计算机科学 量子密码学 钥匙(锁) 光子 电子工程 量子 光学 物理 量子信息 计算机安全 工程类 量子力学
作者
Hua‐Lei Yin,Teng-Yun Chen,Zhi‐Wu Yu,Hui Liu,Lixing You,Ying Zhou,Sijing Chen,Yingqiu Mao,Ming-Qi Huang,Weijun Zhang,Hao Chen,Mingjun Li,Daniel A. Nolan,Fei Zhou,Xiao Jiang,Zhen Wang,Qiang Zhang,Xiang-Bin Wang,Jian-Wei Pan
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:117 (19) 被引量:636
标识
DOI:10.1103/physrevlett.117.190501
摘要

Quantum key distribution (QKD) can provide unconditional secure communication between two distant parties. Although the significance of QKD is undisputed, its feasibility has been questioned because of certain limitations in the practical application of real-life QKD systems. It is a common belief the lack of perfect single-photon source and the existence of detection loss will handicap the feasibility of QKD by creating security loopholes and distance limitations. The measurement device independent QKD (MDIQKD) with decoy-state method removes the security threats from both the imperfect single-photon source and the detection loss. Lengthening the distance and improving the key rate of QKD with such a superior method is thus the central issue in the practical application of QKD. Here, we report the results of MDIQKD over 404 km of ultralow-loss optical fibre and 311 km of standard optical fibre by employing an optimized four-intensity decoy-state method. This record-breaking implementation of MDIQKD method not only provides a new distance record for both MDIQKD and all types of QKD systems, more significantly, it achieves a distance that the traditional BB84 QKD would not be able to achieve with the same detection devices even with ideal single-phone sources. For the first time, our work demonstrates that with the MDIQKD method, imperfect devices can achieve better results than what ideal sources could have achieved. This work represents a significant step towards proving and developing a feasible long-distance QKD.

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