MDI-QKD協議利用雙光子干涉技術消除了探測端的所有安全漏洞，無需對測量端的量子裝置進行任何安全性假設，被認為是各種量子金鑰分發協議中的最佳候選協議之一。該協議自2012年首次提出以來，已在光纖通道上得到快速發展，在距離更遠、金鑰速率更高和網路驗證等方向取得一系列突破。然而，由於光纖存在固有損耗，量子訊號不能像經典通訊那樣被放大。在自由空間通道，由於真空光訊號損耗非常小，透過衛星輔助可以極大擴充套件量子通訊距離。

　　近年來，隨著“墨子號”量子科學實驗衛星成功發射，基於衛星平臺和地面光纖網相結合的量子通訊已成為構建覆蓋全球量子通訊網路最為可行的手段。儘管MDI-QKD在光纖中成功實現，但自由空間存在大氣湍流，如何在不穩定通道中實現量子干涉成為巨大挑戰。

　　由於自由空間大氣湍流破壞了空間模式，在進行干涉測量前需要用單模光纖進行空間濾波，由此帶來的耦合效率低下和強度漲落是該實驗兩大難點。潘建偉團隊開發了一種具有抵抗強湍流能力的自適應光學系統，並使用超穩晶振作為獨立時鐘源，成功解決了兩大難點。

　　隨後，潘建偉團隊利用清華大學王向斌的四強度最佳化協議，在上海城市大氣通道中實現首個自由空間MDI-QKD，通訊雙方距離為19.2 公里。這一距離遠遠超過地球大氣的等效厚度，標誌著向基於衛星的MDI-QKD邁出堅實一步。這項研究所發展的相關技術，也為在自由空間進行量子網路等量子干涉相關實驗開闢了道路。（通訊員 桂運安 記者 汪喬）