今日，东芝欧洲有限公司宣布其新型相干量子通信技术在全球首次试验取得成功，该技术重新定义了安全通信的极限，同时无缝集成到标准电信基础设施中。通过使用简单的半导体技术而不是复杂的低温组件，这一突破为跨国内和国际距离共享量子安全信息开辟了新的可能性，并为新的量子增强应用铺平了道路。
量子物理学的进步有望在一系列技术中实现无与伦比的性能，包括计算能力、安全通信和精确传感。然而，量子的实际应用仍然具有挑战性。相干量子通信（以光相编码的量子信息）可以沿着光纤传播几米而被扰乱，通常需要实验室级低温冷却检测系统来提供稳定性。这种低温冷却技术的成本和复杂性意味着组织无法在实际应用中从量子物理学的快速发展中受益。
现在，随着 Toshiba 在领先期刊 Nature 上发表的这项世界首创的试验，相干量子通信可以部署在标准电信基础设施上。关键的突破是一种新的系统架构，它用简单的基于半导体的器件取代了笨重、复杂的低温元件。在实际部署中，量子光信号相位编码的量子信息首次被证明是完全稳定的，尽管传播了超过 250 公里的部署电信光纤，仅使用现成的组件，并在室温下在典型的托管数据中心运行。
描述了世界首次试验期间使用的网络结构
该研究的主要作者 Mirko Pittaluga 说：“通过这项试验，我们完全重新设计了量子信息的测量和稳定方式，采用独特的光学配置，完全消除了对低温实验室级设备的需求”。东芝欧洲团队负责人 Robert Woodward 补充道：“关键突破是使用半导体雪崩光电二极管。这极大地简化了部署，使其能够从实验室进入国内和国际网络。
Toshiba 使用该试验来演示通过其双场量子密钥分发 （QKD） 协议在全国范围内进行可证明的安全通信。QKD
允许用户通过不受信任的通信渠道安全地交换机密信息（例如银行对账单和健康记录）。与其他现有的安全解决方案不同，QKD 的安全性直接来自物理定律，这意味着它不受数学和计算的任何未来进步（包括量子计算机的出现）的影响。
东芝于 2018 年发明了双场 QKD 协议，这是一种新技术，有助于扩展受纤维损耗限制的 QKD 的可行范围。然而，到目前为止，双场 QKD 作为一种相干量子通信形式，仍然仅限于基于实验室的测试。这一世界首创的突破意味着双场 QKD 以及其他形式的相干量子通信可以开始在国内和国际网络中进行实际部署，为广泛采用 QKD 保护企业和政府的关键运营通信铺平了道路。
自 1999 年以来，东芝一直引领 QKD 等量子安全技术的发展，在将该技术商业化的同时实现了一系列研究世界第一，例如与英国电信合作在伦敦开设量子安全通信网络，与包括汇丰银行等领先银行在内的客户合作部署 QKD，并与 AWS 和 Equinix 等公司合作，进一步开发 QKD 的网络应用程序。
东芝欧洲副总裁兼量子技术负责人 Andrew Shields 表示：“我们为东芝在 QKD 开发和商业化方面取得的世界第一感到自豪。这项试验代表了进一步扩展 QKD 以实现我们的最终目标的另一个重要里程碑，即构建一个以量子安全保护为核心的量子互联网，将主要城市和国家连接在一起。
这项工作由欧盟通过 H2020 项目 OpenQKD 提供部分资金，此外还通过 ICT 优先技术 （JPMI00316） 项目“构建全球量子密码学网络的研究与开发”获得日本总务省的资助。
