随着信息手艺的快速生长 ，网络通讯的清静问题日益显著 。盘算机的算力一直提升 ，古板的加密要领面临重大的危害 ，在量子盘算机的破译之下将不堪一击 。
由此 ，科学家便基于量子力学和密码学开发出来量子密钥分发手艺(Quantum Key Distribution ，QKD) ，称为量子保密通讯 ，为信息清静提供了强有力的包管 。
量子保密通讯的原理是使用量子态的不可丈量和不可复制性 ，在通讯线路的两头用量子密钥对信息加密 ，信息若是被截获或者复制 ，原有的量子态会被破损 ，从而使传输方知道窃听者的保存 ，以是量子通讯也被称为完全清静的数据传输计划 。
然而 ，量子保密手艺 ，在超长距离通讯时 ，却面临诸多挑战 。
量子态的单光子不可支解、不可复制 ，不可像古板通讯那样举行复制放大 ，极大限制了光纤中的量子密钥分发距离 。因此以单光子手艺为基础的量子保密通讯 ，传输距离很洪流平上取决于线路中的消耗 ，更低衰减的光纤是延伸传输距离的有用方法 。
因此 ，超低消耗光纤在量子通讯中的应用将变得至关主要 。
那么 ，什么是超低消耗光纤？
光纤的消耗主要来自于纤芯质料的瑞利散射消耗和吸收消耗 。 古板光纤在制造时需在纤芯中掺杂来提高纤芯的折射率 ，但却会导致较高的瑞利散射和光纤衰减 。 而超低消耗光纤在纤芯中使用纯二氧化硅 ，包层掺杂降低折射率 ，这样既减小了纤芯瑞利散射带来的衰减 ，又可实现信号光全反射的传输 。
超低消耗光纤在量子通讯中的应用
关于量子通讯来说 ，增添清静通讯距离、提高清静成码率和提高系统的清静性 ，是适用性量子密钥分发手艺最主要的 3 个目的 。那么超低消耗光纤在这几个方面体现怎样呢？
1）增添清静通行距离
关于长距离广域的量子密钥分发 ，需分成 2个办法实现 ，首先通过光纤实现百千米的量子城域网络； 然后通过可信中继器实现量子城际网络 。 我国这一领域的应用也同样走在天下前线 ，2017 年开通的京沪量子干线 ，全长为 2 000 km ，共使用 32 个可信托中继站 ，每 2 其中继站之间的平均距离为 62.5 km 。而若是接纳超低消耗光纤 ，能够提升每其中继站之间的距离 ，理论上需要的可信中继站更少 。中继站数目的镌汰一方面可以镌汰装备的投入；另一方面也镌汰了整个链路的潜在清静隐患（可信托中继站是量子保密手艺中清静较为薄弱的环节） ，提高了链路的整体清静性能 。
2）增添成码率
量子通讯的密钥天生速率即成码率是权衡 QKD系统性能优劣的主要指标 ，高的成码率可以加密更多的数据 ，形成更重大的加密系统 ，并且只有抵达一定速率的量子秘钥分发才具有商用价值 。成码率会随着距离增添而呈指数衰减 。超低消耗光纤在同样的传输距离内的衰减更低 ，因此在系统设置相同的情形下能够提供更高的成码率 。如 100 km 的距离 ，接纳超低消耗光纤比通俗光纤的链路衰减低 3 dB 左右 ，显著提高了系统密钥成码率 。
3）推动经典信号与光纤的共纤传输的商业化
基于单光子手艺的量子密钥分发系统中 ，量子信道和经典信道划分从差别的光纤自力传输 。 这是由于量子信道信号强度比经典通讯信号的强度小许多 ，若是量子信道和经典信通
同时传输 ，经典信道的强信号爆发一系列非线性效应严重影响 QKD 系统的传输效果 ，如信道串扰、拉曼散射、自觉辐射 。而量子通讯与经典光传输系统若是能实现共纤传输 ，能够大大降低量子保密通讯网络建设本钱 ，有利于量子保密通讯的适用与推广 。
现在外洋的欧洲东芝欧洲实验室、瑞士日内瓦大学、西班牙马德里大学等均开展了相关研究 ，实现了千兆光通讯、10 G 波分系统和 QKD 量子信道复用光纤的实验 。海内 ，中国电信和科大国盾相助开展了相关研究 ，完成了百兆、千兆光通讯以及波分系统等和 QKD 量子信道共用光纤的试验 ，该实验是全球首个商用量子密钥分发系统与商用 8 Tbps(80×100 Gbps) 大容量麋集波分复用系总共纤超长距传输试验 ，在超低消耗光纤上实现了100 km 以上单跨传输 。
因此 ，经由多个研究机构对超低消耗光纤的实验测试与实践磨练 ，超低消耗光纤在增添清静通讯距离、提高清静成码率和提高系统的清静性都具有显着优势 ，必将推动量子盘算和量子保密通讯领域的快速生长 ，并在量子盘算的时代饰演主要的网络基础设施 。（文章泉源：C114中国通讯网）
