최근 중국 과대와 지난 양자기술연구원 공동연구진은 기존 상업용 광섬유 사슬로를 사용해 현장 원거리 고성능 단광자 간섭 기술을 돌파했다. 각각 두 가지 기술 방안을 채용하여 500km의 퀀텀급 듀얼 양자 키 분배(TF-QKD)을 실현하여 현장에서 무중계 광섬유 양자 키 배분 전송거리라는 새로운 세계 기록을 세웠다.
관련 연구 성과는 국제 학술지인 '물리평론 속보'(편집추천기사로 선정)와 '네이처 광자학'에 각각 발표됐으며 APS 산하 웹사이트 피직스 시노피스(Physics SyNOPS)와 영국 '뉴사이언티스트'에 보도됐다.
실제 적용에서는 QKD의 전송 거리가 광섬유 손실에 제한된다.TF-QKD 규정은 다른 협약에 비해 신뢰도 투과율의 제곱근 척도에 따라 키율이 낮아지는 장점이 있어 장거리 QKD에 적합하다.하지만 양자신호가 특히 취약해 환경 교란에 취약해 TF-QKD 현장 구현에 어려움을 겪고 있다.
최신 실험은 각각 두 가지 기술 방안을 써서 기술 난제를 극복했다. 레이저 주입 잠금장치로 428km TF-QKD, 주파수 전달 기술을 활용해 511km TF-QKD를 구현했다. 연구진은 SNS-TF-QKD('발송-불발송' 듀얼 양자 키 분배) 협약을 바탕으로 레이저 주입 잠금 기술과 주파수 전송 기술을 발전시켜 현장에서 몇 백 km 떨어진 두 개의 독립형 레이저 기기의 파장을 동일하게 고정시켰다. 또한 현장의 복잡한 링크 환경에 맞춰 광섬유 길이 및 편진변화 실시간 보상시스템을 개발하였다. 또한 현장 광케이블에서의 기타 업무 혼선에 대해서는 QKD 광원의 파장을 세심하게 설계하였으며, 협대역 필터를 통해 혼잡 소음 필터를 하였다.마지막으로 중국과학원 상하이마이크로시스템스가 고안한 저소음 단광자탐지기를 결합해 현장에서 무중계 광섬유 QKD의 안전 코덱 거리를 500km 이상으로 끌어올렸다.
위와 같은 연구 성과는 현장 광섬유 무중계 QKD 최장거리 세계 신기록 수립에 성공했다.500km가 넘는 광섬유 코드율은 전통적인 무중계 QKD가 제한했던 코드율 한계를 깨뜨리는 동시에 실제 환경에서 TF-QKD의 타당성을 입증하고 장거리 광섬유 양자 네트워크 실현을 위한 길을 열었다.
이 실험에는 내셔널 쉴드 퀀텀회사 기술진이 참여해 QKD 하드웨어 플랫폼과 전자학 제어 시스템을 제공했다.회사는 '양자 과기. 산업 보국' 이념을 계속 실천하여 산학 연구용 협동 혁신을 추진할 것이다.
출처:증권시장홍주간
