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[IEEE 2019年第24届光电子与通信会议(OECC)暨2019年国际光子交换与计算会议(PSC) - 日本福冈(2019年7月7日-11日)] 2019年第24届光电子与通信会议(OECC)暨2019年国际光子交换与计算会议(PSC) - 基于波分复用网络的分片式量子密钥分发(QKD)技术
摘要： 为了在不影响经典服务请求配置的情况下将量子密钥分发（QKD）与波分复用（WDM）网络集成，我们提出了一种针对QKD设备的波长碎片化分配方案，该方案利用禁忌搜索算法来获得令人满意的密钥生成速率。
关键词： 波长碎片化、量子密钥分发、光网络、控制与管理
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于超纠缠贝尔态的单步量子密钥分发协议
摘要： 考虑到量子通信系统的安全性和效率，本文提出了一种基于超纠缠贝尔态的单步量子密钥分发协议。每6个经典比特为一组，通过单粒子和超纠缠贝尔态进行编码，发送方Alice将它们传输给接收方Bob。Bob随机选择超纠缠贝尔态的测量位置，并通过比对手中测量结果与Alice传输的结果来检测窃听者Eve的存在。为解决量子信息存储问题并提高可操作性，本文提出了基于分组的量子密钥分发协议。在截获-测量-重发攻击下的安全分析计算表明，该攻击至少会产生46.875%的误码率；若Eve试图获取全部信息，在纠缠-测量攻击下其窃听行为被检测到的概率为93.75%。由此证明，所提协议无需存储量子态，在截获-测量-重发攻击和纠缠-测量攻击下均具有渐进安全性。
关键词： 拦截-测量-重发攻击、超纠缠贝尔态、单粒子、量子密钥分发、纠缠-测量攻击
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 多模光纤量子密钥建立方法
摘要： 在信息时代，安全通信变得至关重要。量子通信协议的发展为信息提供了绝对安全的传输方式。历史上，量子密钥分发（QKD）采用二维偏振基编码信息，而长距离通信的关键要素是单模光纤。但这种方式本质上将每个光子的信息容量限制为1比特。如今，学界正致力于提升单条量子安全光路的数据承载能力。大芯径多模光纤支持多种横向光学模式，有望实现更高密度的信息传输。本文提出了一种安全高维远程密钥建立的全新概念：通过量子安全的波前整形技术，利用散射光的大芯径多模光纤传输信息。该方法天然适配高维字母表，核心原理如图1所示——发送符号时，Alice制备能使光子在光纤输出端面特定点聚焦的波前。光子在光纤中始终呈现所有模式的无序叠加态。若窃听者（Eve）拦截，光子会在其探测器上近乎随机坍缩（即便相同符号的不同副本也会产生差异）。唯有到达Bob端时，光子才会空间定位，使Bob能明确识别符号。与主流QKD协议不同，本方法无需使用两个随机切换的互易基即可检测窃听攻击。此外，信息以确定性方式传输，接收端可直接解码而无需经典后处理?；诠庀说奶匦?，本方法能自然延伸安全通信距离。研究表明：当符号编码为单光子时，该方法具有量子安全性；且不要求光子处于纠缠（或其他特殊）量子态——弱相干态（即使每符号使用多个光子）仍能保证协议安全性。我们通过将信息编码至阶跃折射率多模光纤导模分解的少光子脉冲，实验表征了这种新型密钥交换方法的系统特性。
关键词： 多模光纤、波前整形、高维字母表、安全通信、量子密钥分发
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 法国昂热(2019.7.9-2019.7.13)] 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 量子通信中的硅光子学
摘要： 硅基量子光子学能够借助与CMOS兼容的制造技术集成大量光学元件，并实现对量子态的可靠控制，有望在未来量子通信中发挥关键作用。本次报告中，我们将介绍我们在硅基光子学量子通信领域的最新研究成果，包括高维硅芯片间量子密钥分发、芯片间量子隐形传态、高维量子纠缠的片上生成，以及面向未来测量设备无关量子通信的两种不同III-V/硅混合激光器间的Hong-Ou-Mandel干涉。
关键词： 量子纠缠、高维量子光子学、Hong-Ou-Mandel干涉、硅基光子学、量子通信、量子密钥分发
更新于2025-09-11 14:15:04
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具有强度波动的高维量子密钥分发的有限密钥分析
摘要： 高维量子密钥分发（HD-QKD）能提高光子信息效率并对噪声具有鲁棒性。多项HD-QKD实验已验证上述优势特性。然而对系统安全性影响显著的器件缺陷问题尚未得到广泛讨论。本文重点研究无强度涨落与有强度涨落情况下，HD-QKD对抗相干攻击的有限密钥分析。针对无强度涨落情形，我们基于切尔诺夫界及其改进形式给出参数估计方法；对于存在强度涨落的情况，则采用Azuma不等式进行有限密钥分析。数值模拟表明：在有限密钥场景下，基于改进切尔诺夫界的HD-QKD性能在密钥率与最大传输距离指标上均优于传统切尔诺夫界或霍夫丁不等式方法。此外发现强度涨落会显著影响HD-QKD性能，且对短时传输的影响更为明显。
关键词： 量子密钥分发，有限密钥，强度涨落
更新于2025-09-10 09:29:36
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相干态的序列状态判别
摘要： 顺序状态判别是一种当N个接收方分别位于不同位置时，对发送方量子态进行量子态判别的策略。本报告提出可实现双相干态顺序状态判别的光学设计方案。为此，我们不仅考虑二进制相移键控(BPSK)信号，还涵盖具有任意先验概率的一般相干态。由于该光学设计不包含电反馈环节，实施过程不存在技术障碍。此外，我们还分析了光子损耗情况下的方案性能，并证明双相干态顺序状态判别优于概率量子克隆策略。该方案有助于基于相干态的多方量子密钥分发应用。
关键词： 量子密钥分发、相干态、光学设计、序列态判别、光子损耗
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于概率量子电路的QKD物理可行性
摘要： 作者从理论建模和电路实现的可行性角度，对比了基础BB84量子密钥分发（QKD）协议与其基于量子密集编码的优化版本。这些电路主要由概率性量子门、单光子源、分束器（BS）、偏振分束器和单光子探测器构成。研究假设组成电路的光子器件并非完美无缺，通过评估光子源成功概率与爱丽丝-鲍勃间距对两种协议平均成功率的影响，证明典型现实光子器件可在120公里距离上实现0.65成功率的保密通信，而若仅采用确定性光源则能在148公里距离达成超过0.9的成功率。
关键词： QKD（量子密钥分发）、光子器件、BB84协议、概率量子电路、量子密钥分发、量子密集编码
更新于2025-09-09 09:28:46
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二维子空间上的高维测量设备无关量子密钥分发
摘要： 量子密钥分发（QKD）基于量子力学定律提供终极密码学安全性。对于点对点QKD协议，生成的密钥安全性会受到探测器侧信道攻击的威胁。该问题可通过测量设备无关QKD（mdi-QKD）解决。然而由于贝尔测量中的后选择过程，mdi-QKD在密钥生成率方面表现有限。我们证明高维（Hi-D）编码（量子比特）能提升现有mdi-QKD方案的性能。该方案经证明即使采用诱骗态的弱相干脉冲也具有无条件安全性，同时单光子情况下推导了密钥生成率。我们的分析包含相位误差、非理想光源和暗计数以模拟真实系统。与标准二维情况相比，我们展示了密钥生成率的提升。
关键词： 量子密钥分发、高维编码、测量设备无关的量子密钥分发、量子比特、密码学安全性
更新于2025-09-09 09:28:46
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[ACM出版社第十届国际会议 - 印度斋浦尔（2017年10月13日-2017年10月15日）] 第十届信息与网络安全国际会议论文集 - SIN '17 - 量子密钥分发系统两阶段同步算法参数
摘要： 研究了自补偿量子密钥分发（QKD）系统双级同步算法的参数。该同步算法未将等于光时钟周期的帧分割为时间窗口。设备以搜索模式接收光子时运行，在接收到光子后转入测试模式。测试模式下仅在选通脉冲作用期间可能接收光子，其余时间信道对光子和暗电流脉冲（DCI）均无响应。该算法通过顺序测试帧并在检测到首个光子时停止。经过指定次数测试后，算法判定信号缺失。所提算法允许使用单光子雪崩光电二极管（APD），其光子接收时刻与APD恢复时刻之间存在显著时间延迟。推导出搜索和测试模式下同步算法时间特性的计算公式，获得同步时间，并提出QKD系统双级单光子同步设计参数的计算方法。
关键词： 量子密钥分发、同步、光纤线路、光子脉冲、偏振畸变
更新于2025-09-09 09:28:46
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量子密钥分发中信息协调阶段的误差估计
摘要： 量子密钥分发（QKD）通过量子信道和可信的公共信道为两方之间的安全通信提供了实用的解决方案。在本研究中，我们探讨了后处理流程中信息协调阶段量子比特误码率（QBER）估计的不同方法。针对采用低密度奇偶校验（LDPC）码的协调方案，我们开发了一种基于校验子的新颖QBER估计算法。该算法适用于非规则LDPC码，并考虑了打孔位和缩短位。在实际QKD装置中测试我们的方法表明，将所提出的算法与传统QBER估计技术相结合的方法能够提高QBER估计的准确性。
关键词： 信息协调、误差估计、低密度奇偶校验码、量子密钥分发
更新于2025-09-09 09:28:46