Na quadra da Rod Laver Arena, a americana de 29 anos derrotou com parciais de 3-6, 6-3 e 6-4 a ucraniana Elina Svitolina (27ª), a quem já venceu quatro vezes em seis confrontos.
Ela enfrentará nas semifinais a número 2 do mundo, Iga Swiatek, que superou a estadunidense Emma Navarro (8ª).
Finalista do Aberto dos Estados Unidos em 2017, a tenista destra de Illinois registrou nesta quarta a 12ª vitória da temporada, o maior número total do circuito feminino.
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Vencedora do torneio de Adelaide no início de janeiro, Keys conquistou contra Svitolina a décima vitória consecutiva.
Porém, ela demorou a se encontrar, perdendo dois break points no primeiro set, enquanto Svitolina acertou na primeira oportunidade de vencer o set por 6-3.
"Senti que deveria começar a jogar de forma um pouco mais agressiva e tentar chegar à rede um pouco mais rápido", itiu Keys, que já derrotou Elena Rybakina e Danielle Collins em Melbourne.
Na segunda parcial, Keys precisou de cinco break points para abrir a vantagem, terminando o set com 6-3 a seu favor.
A americana recuperou o controle no terceiro set e conseguiu a vantagem até alcançar a vitória em quase duas horas de jogo.