随着信息技术的快速生长，网络通信的宁静问题日益显著。盘算机的算力不绝提升，古板的加密要领面临巨大的危害，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技术(Quantum Key Distribution，QKD)，称为量子保密通信，为信息宁静提供了强有力的包管。
量子保密通信的原理是利用量子态的不可丈量和不可复制性，在通信线路的两端用量子密钥对信息加密，信息如果被截获或者复制，原有的量子态会被破坏，从而使传输方知道窃听者的保存，所以量子通信也被称为完全宁静的数据传输计划。
然而，量子保密技术，在超长距离通信时，却面临诸多挑战。
量子态的单光子不可支解、不可复制，不可像古板通信那样进行复制放大，极大限制了光纤中的量子密钥分发距离。因此以单光子技术为基础的量子保密通信，传输距离很洪流平上取决于线路中的损耗，更低衰减的光纤是延长传输距离的有效方法。
因此，超低损耗光纤在量子通信中的应用将变得至关重要。
那么，什么是超低损耗光纤？
光纤的损耗主要来自于纤芯质料的瑞利散射损耗和吸收损耗。 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。 而超低损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。
超低损耗光纤在量子通信中的应用
关于量子通信来说，增加宁静通信距离、提高宁静成码率和提高系统的宁静性，是实用性量子密钥分发技术最重要的 3 个目标。那么超低损耗光纤在这几个方面体现如何呢？
1）增加宁静通行距离
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世界前列，2017 年开通的京沪量子干线，全长为 2 000 km，共使用 32 个可信任中继站，每 2 其中继站之间的平均距离为 62.5 km。而如果接纳超低损耗光纤，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。中继站数量的减少一方面可以减少设备的投入；另一方面也减少了整个链路的潜在宁静隐患（可信任中继站是量子保密技术中宁静较为薄弱的环节），提高了链路的整体宁静性能。
2）增加成码率
量子通信的密钥生成速率即成码率是权衡 QKD系统性能优劣的重要指标，高的成码率可以加密更多的数据，形成更庞大的加密体系，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加而呈指数衰减。超低损耗光纤在同样的传输距离内的衰减更低，因此在系统配置相同的情况下能够提供更高的成码率。如 100 km 的距离，接纳超低损耗光纤比普通光纤的链路衰减低 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
基于单光子技术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独立传输。 这是因为量子信道信号强度比经典通信信号的强度小许多，如果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、自发辐射。而量子通信与经典光传输系统如果能实现共纤传输，能够大大降低量子保密通信网络建设本钱，有利于量子保密通信的实用与推广。
目前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，实现了千兆光通信、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、千兆光通信以及波分系统等和 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) 大容量密集波分复用系统共纤超长距传输试验，在超低损耗光纤上实现了100 km 以上单跨传输。
因此，经过多个研究机构对超低损耗光纤的实验测试与实践检验，超低损耗光纤在增加宁静通信距离、提高宁静成码率和提高系统的宁静性都具有明显优势，必将推动量子盘算和量子保密通信领域的快速生长，并在量子盘算的时代饰演重要的网络基础设施。（文章来源：C114中国通信网）
