在信息高速發展的時代，信息安全成為大眾關注的重點，傳統密碼學的安全性主要是基於大數因式分解的計算複雜度。但隨著科技的發展，傳統加密技術(如RSA)面臨著被破解的風險，研發一種更加安全的加密方式迫在眉睫。量子保密通信因其無條件的安全性受到廣泛關注，成為解決信息安全問題的「新寵」。
QKD(Quantum Key Distribution)，即量子密鑰分發設備，是量子保密通信的核心產品。量子密鑰的產生和分發，主要是由它完成。QKD設備的研製門檻極高，國內僅少數研發團隊能夠實現。據悉九州量子成為國內第三個擁有QKD設備自主智慧財產權的研發團隊。
此外，最新的第三方檢測中顯示： 經過城區地埋光纜、沿海架空光纜等三次不同場景的測試，九州量子QKD設備的誤碼率、成碼率、壓力穩定性及數據流量等關鍵指標均處於領先水平，尤其是誤碼率，在懸浮狀態下已低至2%以內。
一、QKD——量子通信網絡中的核心設備
量子通信是一種新型通信技術，是指利用量子力學基本原理或者基於物質量子特性的通信技術，其最大優點是具有理論上的無條件安全性。具體來說，量子態具有不可複製、單量子不可分割、測不準原理的特性，可以在公開的網絡上為通信雙方分發安全的量子密鑰。通過量子密鑰分發技術與一次一密相結合，實現理論上無條件安全的保密通信。
基於以上理論，九州量子的宋蕭天博士帶領團隊對QKD設備進行了深入的研究和開發。宋蕭天博士畢業於中國科學技術大學物理系，主要負責公司量子密鑰分配系統的研發工作，開展量子密鑰分發的工程化、集成化實現，新協議量子密鑰分發的工程化實現等重要科學技術研究。
「量子密鑰分發中使用量子態對信息進行編碼，同時由於實際系統中器件的不完美性、環境和信道的擾動、以及竊聽等都會造成測量結果與理論產生偏差。「宋蕭天博士說，」要儘可能降低此類偏差、完成實際的量子密鑰分發，除了遵循量子密鑰分發協議之外，還需要對基矢比對之後的原始密鑰進行包含糾錯、保密放大等數據後處理操作。「
量子密鑰分發系統作為量子密鑰的分發、生成設備，是量子保密通信網絡中的核心基礎設備產品。從組建部門成員到搭建量子密鑰研究體系再到，短短大半年的時間，宋蕭天帶領的團隊便成為國內第三家擁有QKD設備自主智慧財產權的研發團隊，其中需要克服的困難可想而知。
二、QKD設備實現新突破，誤碼率降至2%
誤碼率，是QKD設備的一項重要產品指標，它指的是QKD產品由於系統性誤差或竊聽者幹擾產生的誤碼比特數與總的比特數的比率。
目前，九州量子自主研發的QKD設備已經被第三方公司基於三種完全不同的環境檢測過。檢測顯示，其QKD設備的平均誤碼率低至2%左右，最低僅為0.5%，且保持穩定，達到了一個領先的數據水平。「誤碼率越低，剔除的信息越少，設備性能就越好。」宋蕭天博士解釋道。
平均誤碼率為2%，最低僅為0.5%，這樣的數據是如何達到的?宋蕭天博士說，團隊從方案設計、探測器性能、幹涉環匹配程度再到調製精度等各個環節都進行了深究。
在方案設計上，團隊採用相位編碼原理，也就是馬赫-曾德幹涉儀，加上消偏器，用消偏的方式抵抗信道中的偏振變化，設計出獨有的方案。此方案主要設計者正是宋蕭天博士，設計方案也獲得了相關智慧財產權。
在幹涉環的匹配程度上，匹配程度越高誤碼率就越低，這是針對系統誤差的檢測改良，需考慮光強與光強比的契合程度;在探測器性能上，也就是單光子探測器，需運用雪崩光電二極體，但由於此二極體需要的技術較高，市場被國外企業壟斷，團隊主要從外部電路的設計上進行改觀，需要考慮暗計數、後脈衝、探測效率等指標(暗計數率低於;後脈衝率≤2%;探測效率是10%(±1%));在調製精度上，採用自適應的方法，做到高效精準的反饋機制。這些都是研發中需要面對並解決的問題。
在宋蕭天博士看來，誤碼率的突破只是九州量子QKD設備研發進程中的一個「小勝利」。現在九州量子的QKD設備，系統重複頻率為40MHz，在10dB鏈路衰減下(50公裡)得到的安全成碼率不低於1.5kbps。接下來還會往更高的頻率突破，從40MHz提高到GHz，所有的器件、原理都將迎來新的突破。屆時，所有電光調製器件、雷射器、探測器等軟硬體設備都將匹配到更高級別的水準，迎來新一輪的突破。
三、複合型人才，助力量子通信從實驗室走向產業化
如今，九州量子的QKD設備研發團隊已有40人，並按照QKD設備的不同模塊分為5個組：硬體，專門做高速電路，電路設計;軟體，編寫整個代碼，負責整個系統運行;算法，專注於密鑰分發中誤碼的糾錯;基礎物理，做整個系統的頂層設計;FPGA，作業系統中的中間銜接部分。
團隊各個部分的成員不僅有光學專業，更有來自於物理、計算機、電子等各個專業，學歷組成也是由博士、研究生、經驗豐富的本科生組成，宋蕭天說，這樣有利於項目的整體進程開展。
「最頂層的肯定是需要熟悉量子這一塊，但是也需要人去把量子組成的需求分發到每個模塊，比如說加一個電壓，在光學那邊，就是需要調製什麼樣的信號;對做電路的人來說就是單純明白如何能達到電壓即可。總之是一層一層劃分，最後到每一個工程師手上，就是他所熟悉的一個東西。
談到未來的規劃，宋蕭天說，「GHZ是我們必經的一個階段。現在我們已完成的QKD設備是40HZ，對於一般企業來說足夠用了，但在骨幹網上，電子學的信號達到G赫茲後，它會變成射頻的信號，整個信號處理勢必會引起質變。傳播速度會更快、傳輸信息也會更多。這一塊我們已經開始著手，並且也取得了一定的成果，下一步就是要將GHZ的量子QKD系統調製為能產業化的生產狀態。「
除了GHZ，設備集成化也是正在著手處理的事，宋蕭天表示：「量子設備的成本一直居高不下，如果能通過集成化的方式降低成本，將更有利於量子產業化的進程。」
此外，新場景的應用也是九州量子研發團隊的重點關注方向。 「目前，QKD使用過程中面臨的問題之一是客戶不知該如何使用，不管是中間布網還是具體的應用需求都不夠清晰，所以，現在市場上統一的一個模式就是供給方賣、需求方用。」 宋蕭天說，「九州量子更多的是針對客戶獨家定製，所以我們會安排團隊中的成員提前去接觸具體場景的應用，有好的方向會及時關注、跟進。接下來，我們會有針對不同場景的QKD設備產品陸續推出。」