随着信息技术的快速发展,网络通信的安全问题日益显著。科学家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,为信息安全提供了强有力的保障。以单光子技术为基础的量子保密通信,传输距离很大程度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式。因此,超低损耗光纤在量子通信中的应用将变得至关重要。
光纤的损耗主要来自于纤芯材料的瑞利散射损耗和吸收损耗。传统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。使用纯硅芯技术实现了光纤衰减的降低, 如康宁公司的SMF-28 ULL纯硅芯光纤,1550nm处的衰减可以降低至0.16dB/km(常规光纤为0.20dB/km)。
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安全通信距离、提高安全成码率和提高系统的安全性上都具有明显优势,必将推动量子计算和量子保密通信领域的快速发展,并在量子计算的时代作为重要的网络基础设施。