光学源监控:连续变量量子密钥分发的安全保障

0 下载量 97 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 517KB PDF 举报
"量子密钥分发的源监控对于连续变量量子密钥分发(CVQKD)的安全性至关重要。文章提出了两种可行的方案,一种基于主动光学开关,另一种基于被动分束器,来监测源噪声的方差。研究了在渐近极限下这两种方案对抗集体攻击的安全界限,并发现被动方案的表现更优。同时,文章还简要讨论了有限尺寸效应对两方案的影响。" 在量子通信领域,尤其是量子密钥分发(QKD)中,源监控是一个关键环节,确保信息传输的安全性。连续变量量子密钥分发是QKD的一种实现方式,利用连续光变量如幅度和相位的量子态进行密钥的交换。相较于基于单光子的离散变量QKD系统,CVQKD通常具有更高的信号检测效率和更快的传输速率,使得它在实际应用中更具潜力。 本研究主要关注CVQKD中光源的噪声问题,因为噪声可能被潜在的窃听者利用,破坏系统的安全性。为了确保安全,文章提出了两种监测源噪声的方法:一是采用主动光学开关方案,二是采用被动分束器方案。主动光学开关方案通过控制开关的开闭,周期性地对光源进行采样,以获取噪声信息。而被动分束器方案则利用分束器将光源随机分为测量和传输两部分,从而无损地监测源噪声。 文章通过理论分析,得出了在无限数据量(渐近极限)情况下,两种方案对抗集体攻击的安全界限。结果显示,被动分束器方案在安全性上优于主动光学开关方案,这可能是由于其更少地干扰了原始的量子态,降低了因操作引入的额外噪声。 此外,作者还考虑了实际应用中的有限数据尺寸效应,即在有限的数据样本下,安全性能会受到何种程度的影响。这部分讨论对于理解实际操作中的CVQKD系统性能至关重要,因为实验中往往难以达到理想的无限数据量条件。 这项工作对于提高CVQKD系统的安全性具有重要的理论与实践意义,提供了源噪声监测的新策略,并对实际系统的设计优化提供了指导。通过比较和分析不同的监测方法,可以更好地理解和改善QKD系统的性能,进一步推动量子通信技术的发展。