2つの離れた大都市圏を結ぶ511 kmの光ファイバーによるツインフィールド量子鍵配送

量子力学の基本原理によって、量子状態の増幅の禁止を代償に、量子鍵配送（QKD）の無条件の安全性が保証される。そのため、世界の大都市におけるこの数十年間のQKDネットワークの著しい進歩にもかかわらず、信頼できる中継ノードを持たない長距離光ファイバーQKDネットワークはまだ実現されていない。今回我々は、送信・非送信（sending-or-not-sending）プロトコルによって、2つの離れた大都市圏を結ぶ、511 kmの長距離光ファイバー中継線によるツインフィールド量子鍵配送を信頼できる中継器なしに実現し、安全鍵を配送している。この光ファイバートランクは、ケーブルの中に12本の光ファイバーを含み、そのうち3本は量子通信路、光同期、周波数ロッキングに使われ、残り9本は古典的光ファイバー通信に使われる。今回の安全鍵生成率は、従来のQKD現場実験システムを同じ距離で使った場合より約3桁大きい。効率のよい量子状態伝送とこのように長距離に展開された光ファイバーによる安定した単一光子干渉によって、大規模光ファイバー量子ネットワークへの道が開かれる。