优化连续变量量子密钥分发：多维数据协调与距离扩展

"连续变量量子密钥分发多维数据协调算法优化" 在量子通信领域，连续变量量子密钥分发（Continuous Variable Quantum Key Distribution, CVQKD）是一种重要的密钥交换技术，它允许两个远程用户在不安全的通道上安全地建立共享密钥。然而，CVQKD系统通常面临的一个挑战是通信距离较短，这限制了其实用性。本文针对这一问题，提出了一个创新的解决方案。 在多维数据协调方案的基础上，研究者应用了连续密度进化（Continuous Density Evolution, CDE）和差分进化（Differential Evolution, DE）两种优化算法。连续密度进化是一种用于分析量子信道中量子态演化的方法，它可以帮助设计更适应信道特性的编码方案。而差分进化则是一种全局优化算法，能有效寻找复杂函数的最优解，此处用于优化低密度奇偶校验（Low-Density Parity-Check, LDPC）码的度数分布。 通过上述优化，研究者设计出了具有优秀性能的LDPC码。接着，他们引入了LDPC码码字重复策略，这能进一步提升多维数据协调的效率。码字重复方法是指在编码过程中，重复使用部分或全部码字以增强信号的抗干扰能力，从而改善通信质量。 实验仿真结果显示，在分组码长为106的情况下，采用优化后的算法可以将收敛信噪比降低到-6 dB以下。这意味着在更高的噪声环境下，系统仍能保持稳定工作，提高了系统的鲁棒性。同时，协调效率达到了90.27%，这表明数据处理速度和效率显著提高。由此，安全密钥的提取速率达到了0.22 kb/s，且信息传输距离成功超过了80 km，远超未优化时的距离，有效延长了CVQKD系统的通信距离。 关键词如“量子光学”、“连续变量”、“多维数据”、“连续密度进化”、“差分进化”和“重复码字”揭示了这篇研究的核心内容，即结合量子光学原理和优化算法，提升连续变量量子密钥分发系统的性能。这一优化方法对于拓展量子密钥分发的应用场景，尤其是在长距离通信中的应用，具有重要意义。