蔚蓝海岸大学工商管理博士专题:学校与ORANGE合作部署第一个实验性量子网络
“利用量子光子学作为确保未来通信安全的解决方案”无疑是国家量子计划支持的雄心勃勃的道路之一，也是蔚蓝海岸大学及其卓越计划 (Idex) UCAjedi 通过与Orange在运营问题和研究方面。
Quantum@Université Côte d'Azur 项目于 2019 年在 Idex 的支持下启动，通过在法国首次实验性部署基于远程和持续建立加密密钥的安全量子通信链路，实现了这些目标。

量子密码学使得在远程合作伙伴之间建立对最终保护数据有用的密钥成为可能。事实上，利用量子物理学的特殊特性可以确保由此建立的密码密钥不会被未经授权的第三方拦截，而不会立即被检测到。这里的“量子巡回演出”依赖于纠缠，这是量子物理学的一个基本特性，它允许两个粒子在测量它们的特性时被绑定在一起以表现相同：然后我们谈到在经典信息中没有等价物的量子相关性。因此，通过将纠缠光子对分配给两个伙伴，对这些光子进行的测量结果在两侧产生完全随机的比特链，但完全相同（或相关）。从这些位构造的密钥是当今被认为最安全的加密解决方案的基础。基于纠缠的量子密码学不同于目前可用的解决方案，因为由于未来的量子中继器，它最终将允许这些密钥长距离传播，从而促成量子互联网的出现。这种非常高级别的安全涉及民用和军用生态系统，对公司、大型工业集团、银行或国家来说是一项战略挑战。

如上图所示，Orange/Université Côte d'Azur 的合作伙伴关系使得在 Valrose 校区 Eco-valée de la Plaine du Var 之间的两个路段中建立一条总长 50 公里的双光纤链路成为可能和大学的 SophiaTech。该链接专用于量子通信网络实验，自 2021 年初开始运行，今天允许在现场测试尼斯物理研究所 (INPHYNI) 开发的高速量子密码协议。网络节点位于 INPHYNI（Valrose 校区）、Métropole NCA（Plaine du Var 校区）的高级大楼和 INRIA（SophiaTech 校区）。

自 2021 年 7 月 5 日起，由 Sébastien Tanzilli (INPHYNI) 领导的 Quantum@UCA 团队正式激活了三个节点之间的量子链路。该链接可以在链接的每一端连续生成相同的随机位串，准备好转换为密钥。该链路的运行基于位于普莱恩杜瓦尔园区的一对纠缠光子源，由于其紧凑、自主运行和与标准电信网络的兼容性，它被推向了一个真实原型的状态。INPHYNI 研究人员从网络中心分离出每对光子，并将它们发送到 Nice Valrose 和 Sophia-Antipolis 的远程站点。这些站点拥有最先进的光子探测器，并且该团队的技术专长使得使用原子钟同步三个站点成为可能，该原子钟由分布在每个站点的纠缠光子对的一小部分进行时间调整（用于建立密钥的相同）。因此，自投入运行以来，该链路使得每天在位于两端的两个站之间建立几百万比特的密钥成为可能。

实际上，在此链路上实现的吞吐量约为 5 kbit/s，量子比特误码率低于 2%。尽管该实验的吞吐量仍然很低，但结果表明，该链接在“由量子光子学保护”的网络类别中名列前茅，这在实验室以外的法国尚属首例。在使蔚蓝海岸的三个校区相互交织成为可能之后，该链接旨在成为一个名副其实的露天实验室，用于部署安全的量子通信技术和协议。实际上，操作部署中的一个重要步骤是利用这些密钥传输真实数据。因此，这些结果只是迈向真正量子网络的第一步，该网络实施更先进的技术，例如光谱多路复用、量子隐形传态以及基于单光子的协议，以实现 Mbits/s 数量级的目标速率。从长远来看，该网络的拓扑结构将通过与 Orange、Côte d'Azur 天文台、索邦大学和航天工业合作加入一个卫星部分来发展。