在量子通信中，更高的密钥速率可以显着提高量子通信效率。北京量子信息科学研究所袁志亮团队与南京大学物理学院副教授尹华雷合作，在实验中首次实现了破解安全密码的异步测量设备无关的量子密钥分发速率-距离边界，成功实现508公里光纤量子通信，创下城际关键速率和二光子干涉距离纪录，可实现城市间实时“量子通信日”。相关研究成果发表在《Physical Review Letters》上。
量子密钥分配基于量子物理学的基本原理。它在通信用户之间生成安全密钥，然后通过“一次性一密本”对信息进行加密传输，保证通信的绝对安全。更高的安全密钥速率可以提高量子通信的效率。常用的点对点量子密钥分发的密钥速率会随着信道的损耗而线性衰减；双场量子密钥分发更适合长距离传输，但实现起来相对复杂，需要额外的相位跟踪、频率校准等模块。 2022年，尹华雷等人提出了一种新颖的异步测量设备无关的量子密钥分发协议。异步配对技术可以大大降低系统中对激光源和相位稳定性的严格要求，并且还可以在中长距离使用。实现更高的安全密钥率。
袁志良团队与尹华磊合作，将异步匹配技术应用于量子通信，开发出量子密钥分发系统，在200微秒的时间间隔内仍能进行稳定的异步双光子干涉，大大提高了密钥速率。同时，新技术结合了两种协议的优点，可以通过更简单的架构实现尽可能长的量子通信距离。
科研团队将“测量设备独立协议”的最大光纤传输距离从404公里提高到508公里，刷新了双光子干涉距离记录。此外，他们还创下了城际量子密钥速率的新纪录。 400公里距离关键速率较之前提升6个数量级；传输距离201公里，量子密钥速率超过57000比特每秒；在306公里的传输距离上，量子密钥速率超过5000比特每秒。
这项科研成果可以满足语音通信等实时加密的需求，即可以进行城际“量子通话”。这对于发展商用、高安全性的城际量子密钥分发系统，助力我国建设经济高效的城际量子安全网络具有重要意义。
