偏振模色散对量子密钥分发影响与解决方案

"偏振模色散对量子密钥分发影响分析 (2008年)，作者：韩宝彬、裴昌幸、陈南、易运晖，发表于《西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室》" 本文主要探讨了偏振模色散（PMD）对量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）系统性能的影响以及如何通过创新技术减小这一影响。偏振模色散是光纤通信中的一个关键问题，当光脉冲在光纤中传播时，由于不同偏振态的光速度差异，会导致偏振态发生随机变化，这对依赖光子偏振状态的量子密钥分发系统来说是个重大挑战。 QKD是一种基于量子力学原理的安全通信方式，例如BB84协议，它利用光子的两个正交偏振态来编码信息，然后通过光纤传输。当受到PMD影响时，接收端接收到的光子偏振态可能与发送端不一致，导致误码率上升，从而影响密钥的安全性和可靠性。 为了解决这个问题，论文提出了将双平衡探测结构应用到BB84协议中。双平衡探测器由Wollaston棱镜构成，可以同时检测两个正交偏振态，通过双路输出来消除探测器自身的误差，提高测量的精度。这种方法使得偏振角旋转的分辨率达到了0.1°，极大地降低了由于PMD引起的误码率。 通过建立基于半正定算子值的误码率模型，论文展示了新方法在实际应用中的优势。计算结果显示，采用该方法后，误码率可以降低到3.05×10-6，这是一个显著的改进，意味着QKD系统的安全性得到了显著提升。 这项工作不仅揭示了PMD对QKD的影响，还提出了一种有效的补偿策略，为实际部署长距离的量子通信网络提供了理论支持。此外，它也强调了在量子通信领域中，对物理效应的理解和克服是实现高效、安全通信的关键。 关键词：量子通信；量子密钥分发；偏振模色散；Wollaston棱镜；BB84协议 中图分类号：TN913.3 文献标识码：A 文章编号：1001-2400(2008)05-0830-04 此研究得到了国家自然科学基金（60572147）和陕西省科技攻关计划（2006K04-G33）的资助。