Дистрибуция ключей на основе принципа независимости от устройства на расстояние 100 км с использованием одиночных атомов

Дистрибуция ключей, независимая от устройства (device-independent QKD, DI-QKD), является ключевым приложением квантового интернета. Мы сообщаем о реализации DI-QKD между двумя узлами с одиночными атомами, соединёнными волокнами длиной 100 километров (км). Для повышения скорости запутывания использована интерференция одиночных фотонов для гералдинга запутанности, а квантовое преобразование частоты применено для уменьшения потерь в волокне. Специально подобранная схема излучения на основе состояний Райдберга подавляет эффект отдачи фотона на атом без введения шума. Мы достигли высокофиделитного запутывания атом–атом и положительных асимптотических скоростей ключа для длины волокон до 100 км. На дистанции 11 км было подготовлено 1,2 миллиона гералдированных пар Белла за 624 часа, что даёт оценочную извлекаемую конечноразмерную скорость безопасного ключа 0,112 бит на событие против общих атак. Наши результаты сокращают разрыв между демонстрационными экспериментами по квантовым сетям и практическими приложениями.