相干态量子密钥分发（QKD）技术与潘建伟院士团队采用的单光子QKD技术，是量子保密通信的两条重要技术路线，各有优势。相干态QKD利用GG02协议（类似单光子QKD的BB84协议）实现，技术上采用弱相干光做载体，通过调制其相位和振幅实现对随机秘密信息的编码和解码调制，最后采用量子相干检测器获取数据。与单光子QKD系统相比，相干态QKD系统的信源简易，不需要单光子信源，检测器也较为简单，不需要低温装置的介入，便于集成和小型化。综合而言，相干态QKD技术具有如下技术优势：（1）高性价比。使用经典相干光通信器件，技术成熟且具有良好经济性及兼容性；（2）高密钥率。利用连续分布光场分量进行编码调制，可实现高密钥率通信；（3）高融合性。不需要增加任何设备即可实现与现有光通信网络的良好融合；（4）抗背景光噪声。可抵御背景光噪声干扰，实现全天时自由空间量子保密通信；（5）高集成性。可形成高集成化相干态量子保密通信终端设备，体积可控制在1U以内乃至手持式终端大小。总之，在体积、价格、集成度、共纤融合性等方面，相干态量子保密通信技术都具有先天的优势。

团队针对相干态量子保密通信技术进行了20余年产学研攻关，取得了系列创新成果，整体达到国际领先水平。代表性成果主要：

（1）首创性地相继提出了基于非高斯操作及基编码高斯调制相干态连续变量量子密钥分发（CVQKD）理论方案，分别创造了CVQKD理论最远传输距离及最高噪声容忍度记录（Phys. Rev. A, 87, 012317, 2013；Phys. Rev. A, 97, 042311, 2018）；

图1 基于非高斯操作的长距离高斯调制相干态CVQKD方案

图2 基于基编码的高抗噪高斯调制相干态CVQKD方案

（2）实验实现了国际上单模光纤下最长150km安全传输距离CVQKD，并创造了25km标准单模光纤下随传本振高斯调制相干态CVQKD方案1Mbps国际最高速安全密钥率纪录，两项记录均保持至今（Sci. Rep. 6: 19201, 2016，ESI论文; Optics Express 23: 17511, 2015）；

图3 150km国际单模光纤最长距离高斯调制相干态CVQKD实验

图4 国际上最高码率随传本振高斯调制相干态CVQKD实验

（3）国际上首次实验实现了无需本振光传输的高速CVQKD，开辟了CVQKD技术新的高性能实现方向（Opt. Lett. 40: 3695, 2015），基于此技术创造了本地本振类高斯调制相干态CVQKD方案3.14Mbps新的世界记录（Opt. Express, 26, 2794, 2018)；

图5 国际上首个本地本振高斯调制相干态CVQKD实验

图6 国际上最高安全码率本地本振高斯调制相干态CVQKD实验

（4）系统研究了CVQKD系统实际安全性理论及技术，首次提出区分攻击、激光注入攻击、衰减器攻击等系列攻击方案，并提出了基于机器学习、异步查找通信等系列高效安全防御方案，构建了可防御几乎所有针对现有实际安全漏洞的CVQKD安全系统（代表性论文见：Phys. Rev. A, 100, 012313, 2019；Opt. Express, 27: 27369, 2019; Phys. Rev. A, 95: 052302, 2017; Phys. Rev. A, 97, 022316, 2018)；

图7 CVQKD衰减攻击（左图）及激光种子攻击（右图）

图8 基于功率监控（左图）及同步采样（右图）的异步实际安全CVQKD方案

图9 基于机器学习的实际安全CVQKD实验

图10 连续变量量子密钥分发实际安全监控系统

（5）主持构建了国际上首套高速CVQKD高速原型系统，系统主频达到25MHz，50km标准单模光纤下最终平均成码率52kbps，为有报道的国际上最高速率CVQKD实验原型系统，至今依然保持该项记录(Sci. Rep. 5, 14607, 2015)。该成果获得第十八届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖，该工作为CVQKD系统走向实际应用奠定了扎实基础；

图11 25MHz国际最高速CVQKD系统及获奖证书

（6）开展了CVQKD系统一体化样机研制及实地实验验证工作。2016年初研制了CVQKD系统一体化样机，并交付给华为技术有限公司。2016年11月，研制出了国内首套基于连续变量量子密钥分发的连续变量量子保密电话工程系统，可进行实时保密电话通信，该成果参展了第十八届中国国际工业博览会。基于以上样机系统，利用连接上海交大四个校区的实际光网络在国际上首次实现了实地网络中各节点间CVQKD，最大密钥率达到29kbps@3.21dB（Opt. Lett. 41: 003511, 2016）

图12 一体化CVQKD样机及参展工博会的量子保密电话工程系统

图13 国际首个基于实际光纤网络的CVQKD网络通信试验

（7）全面研究了大气效应对量子密钥分发的影响，首次从理论和实验上共同验证了自由空间CVQKD对背景光的天然的强抗干扰能力，从而验证了CVQKD技术可用于实现全天时量子保密通信，相关工作得到量子密码国际顶会Qcrypt最佳海报奖（152篇选出2篇，New J. Phys., 20: 083037, 2018; Phys. Rev. Applied, 12: 024041, 2019）。

图14 自由空间大气效应下的CVQKD研究及获奖

图15 国际首次全天时自由空间CVQKD理论及实验验证