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基于纠缠的波长复用量子通信网络
摘要： 量子密钥分发技术已达到可在实际场景中部署的成熟水平。此前研究已证明，该技术能与经典通信共用同一根电信光纤运行，并在光纤与自由空间链路中实现远距离传输。然而，大多数实施方案和协议仅限于两方通信，这限制了量子密钥分发的实际应用范围。量子网络能将量子密钥分发协议的优势扩展至多个远程用户。本文提出一种全连接量子网络架构：通过单个纠缠光子源向多个用户分发量子态，同时为每个用户最小化所需资源；且相比两方通信方案，该方案在安全性和功能性方面均无折损。我们采用单源双路偏振纠缠光子（复用至12个波长信道）验证了该方案的可行性——仅需每用户一根光纤和一个偏振分析?？椋湍茉谕耆油贾形母鲇没Х峙淞至孔犹?。由于添加用户无需改造纠缠源，该网络可轻松扩展至大量用户，且无需信任光源提供方。与以往基于有源光开关（存在工作周期限制）的多用户网络方案不同，本实现方案完全被动，因而有望实现前所未有的量子通信速率。
关键词： 纠缠、量子密钥分发、量子通信、量子网络、波分复用
更新于2025-09-04 15:30:14
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非对称信道与不稳定信道下的测量设备无关量子密钥分发
摘要： 我们证明，通过对称与非对称、不稳定量子信道下的测量设备无关量子密钥分发（MDIQKD）实施全面优化与补偿，可获得高成码率。采用梯度优化方法，我们对12个独立参数进行全局优化，并兼顾统计涨落的联合约束条件，实现整体优化。针对不稳定信道，我们提出通过监测信道损耗进行损耗补偿的方法。数值模拟表明，该方法能为非对称信道与不稳定信道均产生高成码率。与现有独立约束条件的研究成果相比，在典型实验条件下，本方案将成码率提升1至数十倍。
关键词： 不稳定信道、非对称信道、量子密钥分发、损耗补偿方法、测量设备无关、完全优化
更新于2025-09-04 15:30:14
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大失准误差下的双场量子密钥分发
摘要： 基于双场量子密钥分发[TF-QKD；Lucamarini等人，《自然》（伦敦）557卷400页（2018年）]这一创新理念，我们提出名为"发送或不发送TF-QKD"的协议，该协议能容忍较大的对准误差。作为量子通信领域的革命性理论突破，TF-QKD将密钥率对信道损耗的依赖关系从线性转变为信道透射率的平方根。然而，该技术需要实现具有挑战性的长距离单光子干涉，且如原论文所述，由于后续公布的相位信息可能产生影响，其安全性证明当时尚未完善。我们通过具体的窃听方案证明：后续相位公布确实具有重要影响，传统诱骗态方法的公式并不适用于原协议。随后我们提出"发送或不发送"协议。本协议不对Z基（信号脉冲）比特进行后选择处理，因此传统诱骗态方法可直接适用并自动解决安全性证明问题。最重要的是，由于本协议在Z基不要求任何单光子干涉，其Z基误码率可忽略不计。这使得单光子干涉中可容忍的对准误差阈值从原先的百分之几大幅提升至超过45%。数值模拟表明：即使单光子干涉对准误差率达15%、25%、35%或45%，本协议仍能分别实现超过700公里、600公里、500公里或300公里的安全传输距离。
关键词： 失配误差、单光子干涉、量子密钥分发、双场、诱骗态方法
更新于2025-09-04 15:30:14