双场 (TF) 量子密钥分发 (QKD) 从根本上改变了 QKD 的速率-距离关系,提供了单节点量子中继器的扩展。尽管最近的实验已经证明了 TF-QKD 为安全长距离通信提供了新的机会,但要释放其真正的潜力,仍然存在艰巨的挑战。之前的演示需要与量子信号波长相同的强稳定信号,从而不可避免地产生限制距离和比特率的瑞利散射噪声。在这里,我们介绍了一种新颖的双波段稳定方案,该方案克服了过去的限制,并且可以适应其他相位敏感的单光子应用。通过使用两种不同的光波长复用在一起以实现信道稳定和协议编码,我们开发了一种装置,该装置分别在有限尺寸和渐近范围内在创纪录的 555 公里和 605 公里的通信距离上提供类似中继器的密钥速率,并将长距离安全密钥速率提高了两个数量级,达到具有实际意义的值。
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