在量子祕鑰分發(QKD)的長距離實際應用中，通道損耗是最嚴重的限制因素。現有的測量裝置無關量子金鑰分發(MDI-QKD)採用雙光子複合事件作為有效探測事件，使其安全成位元速率隨通道衰減線性下降，在無量子中繼的情形下，安全成位元速率受線性界限的約束。而TF-QKD利用單光子干涉作為有效探測事件，使安全成位元速率隨通道衰減的平方根線性下降，甚至可以在無中繼的情形下輕鬆突破QKD成位元速率線性界限。

然而，TF-QKD實施的技術要求相當苛刻。潘建偉實驗小組分別基於王向斌提出的“傳送-不傳送”的TF-QKD協議和馬雄峰提出的PM-QKD協議，發展時頻傳輸技術和鐳射注入鎖定技術，將兩個獨立的遠端鐳射器的波長鎖定為相同，並利用附加相位參考光來估計光纖的相對相位快速漂移。結合中科院上海微系統所研製的高計數率低噪聲單光子探測器，最終在實驗室內將QKD的安全成碼距離推至500公里以上。

上述研究成果成功創造了地基量子金鑰分發最遠距離新的世界紀錄，在超過500公里的光纖成位元速率打破了傳統無中繼QKD所限定的成位元速率極限，即超過了理想的探測裝置(探測器效率為100%)下的無中繼QKD成碼極限。如果將系統重複頻率升級至京滬幹線等遠距離量子通訊網路中採用的1GHz，在300公里處，成位元速率可達5kbps，這將大量減少骨幹光纖量子通訊網路中的可信中繼數量，大幅提升光纖量子保密通訊網路的安全性。(記者 聶靜潔)