近日, 中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与信息研究部陈增兵教授研究组结合诱骗态和测量设备无关的量子密钥分发技术，提出了一个可以在百公里量级分发后选择多光子纠缠态并进行多方量子通信的实用化方案，在实用化、远距离多方量子通信方面迈出了重要的一步。该研究成果发表于3月6日出版的国际权威物理学期刊《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 114, 090501 (2015)] 上。
多方量子通信旨在为多用户保密通信提供基于量子力学原理的安全性。自M. Hillery等于1999年提出多方量子通信方案后，这一研究方向成为了量子通信研究领域中的一个重要课题，其可能的应用范围涵盖多方秘密会议、远程投票、网上选举等。
目前，多方量子通信协议如量子秘密共享、量子秘密会议、三人量子密码等都需要一个重要的资源——完美关联的多光子纠缠态。然而，缺乏高亮度多光子纠缠源、难以远距离高保真地分发多光子纠缠态极大制约了多方量子通信的实用化。比如，目前最远的三光子纠缠态实验分发距离仅为1公里[Nat. Photonics 8, 292 (2014)]。
富尧、尹华磊等人提出了在三个合法用户（Alice，Bob和Charlie）间共享后选择多光子纠缠态的实用化方案，其中后选择测量仪器可以看作被包括窃听者在内的任何人操控的黑盒子。结合诱骗态理论，该方案可以利用传统激光源实现多用户间的远距离多光子纠缠分发，并由此实现多方量子通信。该方案可以抵御所有的探测器攻击和光源的光子数分离攻击，同时，用纠缠纯化技术保证多方量子密钥的无条件安全。该研究结果既不预先制备多光子纠缠态，也无需远距离分发高保真多光子纠缠态,大大提高了利用多光子纠缠态的多方量子通信实验的传输距离和成码率，使实际应用测量设备无关的多方量子通信成为可能。
《物理评论快报》审稿人认为该理论方案 “在现有技术下可实现并可直接实用（within the reach of current technology and of direct practical use）”、实现了对“多方量子密钥分发距离约两个数量级的提升（enhancement of multiparty QKD of roughly two orders of magnitude）”。
这项工作由合肥微尺度国家实验室博士研究生富尧和尹华磊作为共同第一作者完成。该项研究工作得到了中科院、国家自然科学基金、教育部、安徽省杰出青年科学基金项目的支持。
（量子信息与量子科技前沿创新中心）
附论文链接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.090501