隨之信息科技的迅速發(fā)展趨勢(shì)，通信網(wǎng)絡(luò)的安全隱患日漸明顯。電子計(jì)算機(jī)的算力不斷提高，傳統(tǒng)式的數(shù)據(jù)加密方式 遭遇極大的風(fēng)險(xiǎn)性，在量子計(jì)算機(jī)的破解之中將千瘡百孔。
從而，生物學(xué)家便應(yīng)用場(chǎng)景物理學(xué)和密碼學(xué)開發(fā)設(shè)計(jì)出去量子密匙派發(fā)技術(shù)性（Quantum Key Distribution，QKD），稱之為量子信息保密通訊，為網(wǎng)絡(luò)信息安全出示了強(qiáng)大的確保。
量子信息保密通訊的基本原理是運(yùn)用量子態(tài)的不能精確測(cè)量和不能拷貝性，在通信光纜的兩邊用量子密匙對(duì)信息加密，信息內(nèi)容假如被捕獲或是拷貝，原來(lái)的量子態(tài)會(huì)被毀壞，進(jìn)而使傳送方了解監(jiān)聽者的存有，因此量子通信也被稱作徹底安全性的傳輸數(shù)據(jù)計(jì)劃方案。
殊不知，量子信息保密技術(shù)性，在超遠(yuǎn)距離通訊時(shí)，卻遭遇眾多挑戰(zhàn)。
量子態(tài)的二次電子不可缺少、不能拷貝，不可以像傳統(tǒng)式通訊那般開展拷貝變大，巨大限定了光纖中的量子密匙派發(fā)間距。因而以二次電子技術(shù)性為基本的量子信息保密通訊，傳送間距挺大水平上在于路線中的耗損，更低衰減系數(shù)的光纖是增加傳送間距的合理方法。
因而，極低耗損光纖在量子通信中的運(yùn)用將越來(lái)越尤為重要。
那麼，什么叫極低耗損光纖？
光纖的耗損關(guān)鍵來(lái)源于于纖芯原材料的瑞利散射耗損和消化吸收耗損。傳統(tǒng)式光纖在生產(chǎn)制造時(shí)要在纖芯中夾雜來(lái)提升纖芯的折射率，但卻會(huì)造成較高的瑞利散射和光纖衰減系數(shù)。而極低耗損光纖在纖芯中應(yīng)用純sio2，絕緣層夾雜減低折射率，那樣既減少了纖芯瑞利散射產(chǎn)生的衰減系數(shù)，又可保持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)光光的反射的傳送。
圖1為基本摻鍺纖芯光纖和純硅纖芯光纖的折射率遍布圖示。應(yīng)用純硅芯技術(shù)性保持了光纖衰減系數(shù)的減低，如康寧公司的SMF－29廬 ULL（Ultra LowLoss，極低耗損）純硅芯光纖，1550 nm處的衰減系數(shù)能夠 減低至0.20 dB／km（基本光纖為0.20 dB／km）。
極低耗損光纖在量子通信中的運(yùn)用
針對(duì)量子通信而言，提升安全性通訊間距、提升安全性成碼率和提升系統(tǒng)軟件的安全系數(shù)，是應(yīng)用性量子密匙派發(fā)技術(shù)性最關(guān)鍵的3個(gè)總體目標(biāo)。那麼極低耗損光纖在這里好多個(gè)層面主要表現(xiàn)怎樣呢？
1）提升安全性行駛間距
針對(duì)遠(yuǎn)距離廣域的量子密匙派發(fā)，需分為2個(gè)流程保持，最先根據(jù)光纖保持百千米的量子城域互聯(lián)網(wǎng)；隨后根據(jù)可靠中繼器保持量子城際鐵路互聯(lián)網(wǎng)。在我國(guó)這一應(yīng)用領(lǐng)域也一樣走在全球前例，2018年啟用的地區(qū)北京量子主干線，總長(zhǎng)為3000 km，共應(yīng)用31個(gè)可信度中繼站，每2個(gè)中繼站中間的均值間距為62.5 km。而假如選用極低耗損光纖，可以提高每一中繼站中間的間距，基礎(chǔ)理論上必須的可靠中繼站越來(lái)越少（如圖所示3圖示）。中繼站總數(shù)的降低不僅能夠 降低機(jī)器設(shè)備的資金投入；與此同時(shí)也降低了全部外鏈的潛在性安全風(fēng)險(xiǎn)（可信度中繼站是量子信息保密技術(shù)性中安全性比較基礎(chǔ)薄弱的階段），提升了外鏈的總體安全系數(shù)。
2）提升成碼率
量子通信的密匙轉(zhuǎn)化成速度既成碼率是考量QKD系統(tǒng)軟件特性好壞的關(guān)鍵指標(biāo)值，高的成碼率能夠 數(shù)據(jù)加密大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生更繁雜的數(shù)據(jù)加密管理體系，并且只能抵達(dá)必須速度的量子秘鑰派發(fā)才具備商業(yè)使用價(jià)值。成碼率會(huì)隨之間距提升而呈指數(shù)值衰減系數(shù)。極低耗損光纖在一樣的傳送間距內(nèi)的衰減系數(shù)更低（見圖5），因而在系統(tǒng)設(shè)置同樣的狀況下可以出示更高的成碼率。如150 km的間距，選用極低耗損光纖比一般光纖的外鏈衰減系數(shù)低3 dB上下，明顯提升了系統(tǒng)軟件密匙成碼率。
3）促進(jìn)經(jīng)典數(shù)據(jù)信號(hào)與光纖的共纖傳送的產(chǎn)品化
應(yīng)用場(chǎng)景二次電子技術(shù)性的量子密匙派發(fā)系統(tǒng)軟件中，量子信道和經(jīng)典信道各自從不一樣的光纖單獨(dú)傳送。這由于量子信道信號(hào)強(qiáng)度比經(jīng)典通訊數(shù)據(jù)信號(hào)的抗壓強(qiáng)度小許多，假如量子信道和經(jīng)典信通同時(shí)傳送，經(jīng)典信道的強(qiáng)數(shù)據(jù)信號(hào)造成一連串離散系統(tǒng)效用嚴(yán)重危害QKD系統(tǒng)軟件的傳送實(shí)際效果，如信道串?dāng)_、拉曼散射、自發(fā)輻射。而量子通信與經(jīng)典光傳送系統(tǒng)軟件假如能保持共纖傳送，可以大幅度降低量子信息保密網(wǎng)絡(luò)通信基本建設(shè)成本費(fèi)，有益于量子信息保密通訊的好用與營(yíng)銷推廣。
現(xiàn)階段海外的歐州飛利浦歐州試驗(yàn)室、法國(guó)日內(nèi)瓦大學(xué)、西班牙馬德里高校等均進(jìn)行了有關(guān)科學(xué)研究，保持了千兆光通信、10 G波分系統(tǒng)軟件和QKD量子信道多路復(fù)用光纖的試驗(yàn)。中國(guó)，中國(guó)電信網(wǎng)和科大國(guó)盾協(xié)作進(jìn)行了有關(guān)科學(xué)研究，進(jìn)行了百兆、千兆光通信及其波分系統(tǒng)軟件等和QKD量子信道同用光纖的實(shí)驗(yàn)，該試驗(yàn)是全世界首例商業(yè)量子密匙派發(fā)系統(tǒng)軟件與商業(yè)8 Tbps（90×150 Gbps）大空間聚集波分復(fù)用系統(tǒng)軟件共纖較長(zhǎng)距傳送實(shí)驗(yàn)，在極低耗損光纖上保持了150 km左右單跨傳送。
因而，歷經(jīng)好幾個(gè)科學(xué)研究組織對(duì)極低耗損光纖的試驗(yàn)檢測(cè)與實(shí)踐活動(dòng)檢測(cè)，極低耗損光纖在提升安全性通訊間距、提升安全性成碼率和提升系統(tǒng)軟件的安全系數(shù)都具備顯著優(yōu)點(diǎn)，終將促進(jìn)量子計(jì)算和量子信息保密通訊行業(yè)的迅速發(fā)展趨勢(shì)，并在量子計(jì)算的時(shí)期飾演關(guān)鍵的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
