一粒光子，装载一把密钥，穿越120公里光纤，完好无损地抵达终点。这不是科幻小说里的情节，而是2026年5月一支德中联合研究团队刚刚在《光：科学与应用》期刊上发表的实验结果。
这项成果的核心，是将两项此前从未被同时应用过的技术捏合在一起：半导体量子点单光子源，与时间箱编码。前者负责精准"发射"单颗光子，后者负责把信息"藏"进光子抵达的时刻。两者的结合，创造了目前基于真实单光子源的时分量子密钥分发系统中，有据可查的最高安全密钥速率。
量子密钥：为什么"理论上不可破解"？
量子密钥分发（QKD）的安全性，根植于量子力学最基本的原理：任何对量子态的观测行为，都必然改变这个量子态本身。换句话说，窃听者一旦截获光子，就会留下无法抹去的痕迹，合法通信方可以立即察觉。
这与传统加密截然不同。传统加密依赖数学难题的复杂度，而量子计算机的崛起正在让这堵"数学高墙"变得岌岌可危。量子密钥分发的安全性则由物理定律本身背书，不依赖任何计算复杂度的假设。
问题在于，如何让这套系统真正好用、真正稳定、真正能跑够远的距离？这正是这项新研究试图回答的核心问题。
一颗"量子点"，如何撑起120公里的安全通信？
本次实验的发光核心，是一颗嵌入圆形布拉格光栅光子结构中的铟砷化镓/砷化镓量子点。这颗量子点在3.57开尔文的低温下工作，以约76兆赫的频率按需发射单颗光子，中心波长精准落在1560.6纳米——恰好处于电信C波段，与现有光纤基础设施天然兼容。
时间箱编码的精妙之处在于，它把量子信息藏在光子"早到"还是"晚到"这件事里。相比于将信息编码在偏振方向的做法，时间箱编码对光纤中的双折射效应和偏振色散几乎不敏感。温度变化、机械振动、光纤老化，这些现实世界里无处不在的干扰，对它的影响微乎其微。
实验团队搭建了一套自稳定萨格纳克干涉仪结构的编码器，配合主动反馈控制的解码端，整套系统在无需人工介入的情况下，连续稳定运行超过6小时。整个过程中，120公里传输距离下的平均量子比特错误率（QBER）始终保持在11%以下，最终安全密钥速率维持在约15比特/秒。
15比特/秒，乍听不起眼。但研究人员指出，这一速率已足以支撑现实场景中的加密文本消息传输，是同类技术迄今为止在真实单光子源条件下跑出的最高成绩。
从实验室到现实网络，还有多远的路？
这项工作的意义，不仅在于打破了一项距离纪录，更在于它证明了量子点与时间箱编码的组合路线，在工程上是可行的。
研究人员强调，量子点光源有望成为未来量子网络中量子中继器的关键组件。量子中继器是构建"真正意义上的全球量子互联网"的必要节点——没有它，量子信号就无法在大陆尺度上接力传递。
当然，挑战依然存在。目前的量子点需要在接近绝对零度的低温下运行，这对工程部署来说并不友好。如何将冷却系统小型化、商业化，仍是摆在研究人员面前的一道难题。此外，15比特/秒的密钥速率对于高带宽通信场景来说还远远不够，与基于弱相干激光脉冲的商业QKD系统相比，密钥速率也仍有明显差距。
但纵观量子通信的发展脉络，从第一次实验室演示到真正进入商用部署，每一步都是在这样的"概念验证"中蹚出来的。当这颗量子点以单光子为载体，将一把理论上无懈可击的密钥送过120公里光纤的那一刻，量子安全通信的未来，又近了一步。
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