Quantum key distribution over a metropolitan network using an integrated photonics based prototype
Université de Genève（日内瓦大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Institute for Photonics and Nanotechnologies, CNR（意大利国家研究委员会光子与纳米技术研究所）
本文提出一种基于集成光子学的高速、可现场部署的QKD原型，通过简化架构实现城域光纤上的连续稳定密钥交换。
2026-05-27 quant-ph
Stable Polarization Entanglement based Quantum Key Distribution over Metropolitan Fibre Network
我们展示了一个量子密钥分发实施部署黑暗电信光纤偏振纠缠光子产生的O波段。其中一对光子通过10公里的部署光纤传播，而其他光子则在本地检测到。通过光纤传播的光子所经历的偏振漂移用液晶可变延迟器补偿。这确保了QKD的连续稳定运行，平均QBER为6.4%，最终密钥速率为109 bits/s。
2020-07-04 quant-ph
Twin-Field Quantum Key Distribution over 511 km Optical Fiber Linking two Distant Metropolitans
量子力学的基本原理保证了量子密钥分发（QKD）的无条件安全性，但代价是量子态不能被放大。因此，尽管在过去的几十年里，全球范围内的城域QKD网络取得了显着的进展，但没有可信中继的长距离光纤QKD网络尚未实现。在这里，通过发送或不发送（SNS）协议，我们完成了一个双域量子密钥分发（TF-QKD）和分发安全密钥没有任何可信的中继器在511公里长的光纤干线连接两个遥远的大都市。我们的安全密钥速率是大约3个数量级以上的预期，如果以前的QKD现场测试系统在相同的长度被应用。在如此长距离部署的光纤上有效的量子态传输和稳定的单光子干涉为大规模光纤量子网络铺平了道路。
2021-01-31 quant-ph
Self-stabilized high-dimensional quantum key distribution on a metropolitan free-space link
Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；Friedrich Schiller University, Institute of Applied Physics, Abbe Center of Photonics（弗里德里希·席勒大学应用物理学院阿贝光子学中心）
本研究展示了一种在城市自由空间链路上实现高维量子密钥分发的自稳定系统，通过自参考架构实现了长达48小时的连续运行，验证了高维编码在现实信道中的适应性。
2026-02-25 quant-ph
Stochastic Modeling of a Memory-Assisted Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution System in Free-Space Metropolitan Environments
本文提出一种随机模型，用于预测自由空间城域环境中记忆辅助测量设备无关量子密钥分发系统在10-50公里范围内的密钥分发速率，为城市量子网络部署与优化提供实用工具。
2025-08-20 quant-ph
Modulator-free transmitter for quantum key distribution in metropolitan area networks
本文提出一种基于脉冲光注入的无调制器量子密钥分发发射机方案，结合放弃诱骗态策略简化设计，并验证了其可行性及三态无诱骗态QKD协议的安全性。
2025-07-01 quant-ph
Deploying and validating a metropolitan QKD secure network: architecture and field performance
QTI S.r.l.（QTI有限公司）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Telsy S.p.A.（Telsy股份公司）；TI Sparkle S.p.A.（TI Sparkle股份公司）；TIM S.p.A.（TIM股份公司）
针对量子计算机对经典公钥基础设施的威胁，报告米兰数据中心间城域量子安全网络的部署与验证。采用分层架构，集成多种技术，经动态路径重新配置和应用层验证，确立其用于生产部署的就绪性并提供可复制蓝图。
2026-07-14 quant-ph
A Reconfigurable Multilayer Quantum Key Distribution Network over Existing Metropolitan Fibre
PhOSLab, Department of Electrical Engineering, Computer Engineering and Informatics, Cyprus University of Technology（塞浦路斯理工大学电气、计算机与信息工程系 PhOSLab）
针对现有城域光纤上部署量子网络的挑战，本文提出并演示了一个七节点多层QKD网络，通过可重构光交换和频谱管理实现高可用性密钥分发，并揭示了跨层资源共享机制。
2026-09-22 quant-ph
Metropolitan quantum key distribution using a GaN-based room-temperature telecommunication single-photon source
本研究利用基于GaN薄膜点缺陷的室温电信波长单光子源，在33 km光纤盘和30 km城域光纤上成功演示了BB84及参考系无关QKD协议，拓宽了SPS在商业QKD中的应用前景。
2024-09-27 quant-ph
Implementation of a 46-node quantum metropolitan area network
量子密钥分发（QKD）使两个远程用户之间的安全密钥交换成为可能。安全通信的最终目标是建立一个全球性的量子网络。现有的现场测试表明量子网络是可行的。为了实现实用的量子网络，我们需要克服几个挑战，包括实现大规模的通用拓扑结构，简单的网络维护，可扩展的配置以及对节点故障的鲁棒性。为此，我们提出了一个具有46个节点的量子城域网的现场操作，并表明所有这些挑战都可以通过尖端的量子技术来克服。特别是，我们实现了不同的拓扑结构，并通过使用具有可扩展配置的标准设备进行网络维护，连续运行网络31个月。我们通过先进的密钥控制中心实现QKD配对和密钥管理。在该实现中，最终密钥已用于安全通信，例如实时语音电话、文本消息和具有一次性密码本加密的文件传输，其可以支持11对用户同时进行音频呼叫。结合城际量子骨干网和地面卫星链路，我们的大都市实现为全球量子网络铺平了道路。
2021-09-10 quant-ph
Towards metropolitan free-space quantum networks
针对城域量子通信中光纤基础设施不足的问题，开发并演示可部署的自由空间纠缠QKD系统，验证真实链路、强光、10公里及多用户场景下的密钥率能力。
2023-05-30 quant-ph
Field Experiment on a Robust Hierarchical Metropolitan Quantum Cryptography Network
本文报道了一个基于市内商业通信光缆的分层城域量子密码网络。七用户网络包括一个四节点骨干网，其中一个节点充当子网网关，一个两用户子网和一个单光纤接入链路，这是由法拉第-迈克耳孙干涉仪设置实现的。本文综合了量子路由器、光开关和可信中继等技术，保证了量子密码网络的可行性和可扩展性。该网络的五个节点位于政府部门，利用量子密钥分发网络产生的安全密钥对这些部门之间传输的即时视频、声音、文本消息和机密文件进行加密。整个实现包括层次化的量子密码通信网络链路和相应的应用软件，向实用的面向用户的高安全级别网络迈进了一大步。
2009-07-23 quant-ph
Distribution of GHz sequential Time-bin Entanglement in a Metropolitan Fiber Network
AIT - Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究所）；University of Vienna（维也纳大学）
研究展示了在城市光纤网络中利用顺序时间槽纠缠态进行量子密钥分布的可行性，采用商用组件实现高保真度纠缠分布，抗光纤极化波动，实验中30公里光纤链路显示93%量子可见度。
2026-05-13 quant-ph
Large scale quantum key distribution: challenges and solutions
量子密钥分发（QKD）与一次一密编码相结合，可以为通信提供信息论安全。目前，虽然QKD已被广泛部署在许多城域光纤网络中，但其大规模实施仍然具有实验挑战性。这封信提供了一个简短的评论的实验努力，实现全球QKD的目标，包括实际的QKD与不完美的设备，QKD的城市和骨干网络的光纤和基于卫星的QKD在自由空间的安全性。
2018-09-07 quant-ph
Metropolitan-scale heralded entanglement of solid-state qubits
本研究实现了相距10公里的两个独立固态量子比特节点间的预告纠缠，通过量子频率转换和相位稳定架构克服光纤损耗，结合实时反馈逻辑交付预定义纠缠态，为城市级量子网络提供了通用平台。
2024-04-04 quant-ph
One-Sided Device-Independent Quantum Key Distribution over Noisy Metropolitan Links: Noise Thresholds and Purification-Assisted Recovery
Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）
本研究提出抗噪声的1SDIQKD方案，通过引入噪声模型并结合纠缠纯化协议，提高了实际量子网络中的安全密钥率和效率要求。
2026-09-25 quant-ph
Experimental measurement-device-independent quantum digital signatures over a metropolitan network
量子数字签名（QDS）提供了一种具有信息论安全性的电子通信签名方法。然而，之前所有的量子数字签名演示都假设了可信的测量设备。这使得它们容易受到检测器侧信道攻击，就像量子密钥分发一样。在这里，我们利用一个测量设备无关（MDI）量子网络，在200平方公里的大都市区域，进行现场测试的三方测量设备无关的量子数字签名（MDI-QDS）方案，是安全的，对任何检测器侧信道攻击。通过这样做，我们能够成功地签署一个安全级别约为1 E-7的二进制消息。值得注意的是，我们的工作证明了MDI-QDS的实际应用的可行性。
2017-03-07 quant-ph
Distribution of genuine high-dimensional entanglement over 10.2 km of noisy metropolitan atmosphere
该研究针对10.2公里自由空间量子密钥分发实验中是否存在真高维纠缠的问题，提出改进的高维时间箱离散化与纠缠认证方案，验证了真高维纠缠的存在，实现了长距离自由空间单自由度真高维纠缠的首次传输。
2023-01-13 quant-ph
Ad-hoc hybrid-heterogeneous metropolitan-range quantum key distribution network
Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；Fraunhofer Institute for Telecommunications, Heinrich-Hertz-Institut, HHI（弗劳恩霍夫电信研究所）；Max-Planck Institute for the Science of Light MPL（马克斯·普朗克光科学研究所）；German Aerospace Center DLR（德国航空航天中心）；Institute of Applied Physics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所）
本文提出了一种混合异构的城市范围量子密钥分配网络，结合光纤和自由空间光链路，克服传统QKD网络的局限，并实现了与云服务器的量子安全连接。
2024-12-10 physics.app-ph quant-ph
Large-Alphabet Encoding Schemes for Floodlight Quantum Key Distribution
泛光量子密钥分发（FL-QKD）使用多个光学模式的二进制相移键控（BPSK）以在大城市区域距离处实现Gbps密钥速率（SKRs）。我们表明，FL-QKD的SKR可以通过使用32进制PSK加倍。
2017-02-08 quant-ph
Entanglement-verified time distribution in a metropolitan network
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Ericsson AB（爱立信公司）
本文通过量子点生成的纠缠光子对，在斯德哥尔摩都市光纤网络中实现高精度时间同步，验证了纠缠光子的时间关联性，并展示了其在安全时间同步和量子密钥分发中的应用潜力。
2025-04-01 quant-ph
Quantum teleportation across a metropolitan fibre network
如果一个光子通过所谓的贝尔态测量（Bell state measurement，BSM）与纠缠光子对的一个成员相互作用，它的状态将被传送到该对的第二个成员上。从1997年开始，量子力学的这个令人困惑的预言已经被证明了很多次;然而，除了最近的一个例外，只有接收到传送态的光子（如果有的话）走得很远，而参与BSM的光子总是在它们被创造的地方附近被测量。利用卡尔加里光纤网络，我们报道了一个波长为795 nm的光子与另一个通信光子相互作用后的量子隐形传态.这将远距离传送的距离从818米提高到6.2公里。我们的演示为基于量子中继器的通信建立了一个重要的要求，并构成了通往全球量子互联网道路上的里程碑。
2016-05-27 quant-ph
High-quality quantum process tomography of time-bin qubit's transmission over a metropolitan fiber network and its application
我们采用量子态和时间仓量子比特的过程层析成像技术对一个城市范围的城域量子通信系统进行了基准测试。在该网络上，我们实现了用于稳定时间仓量子比特相位的实时反馈控制系统，并获得了对理想信道的99.3%的量子过程保真度，表明整个量子通信系统的高质量。这使我们能够实现高性能的量子密钥分发的现场试验，使用相干的单向协议，在12小时内的平均量子比特错误率为0.25%和99.2%的可见性超过61公里。我们的研究结果为采用城域光纤的高性能量子网络铺平了道路。
2021-01-19 eess.SP physics.optics quant-ph
Metropolitan all-pass and inter-city quantum communication network
我们已经证明了一个城域全通量子通信网络在现场光纤四个节点。其中任意两个节点可以连接在网络中进行量子密钥分发（QKD）。提出了一种能够实现输出端口之间的任意2-连接的光交换模块。设计了一种集成的QKD终端，它既可以作为发射机，也可以作为接收机，甚至可以同时作为发射机和接收机。此外，另一个城市的60公里光纤（最长130公里）的额外链路基于可信中继架构无缝集成到该网络中。在所有的链路上，我们都实现了诱骗状态方案。所有必要的电气硬件，同步，反馈控制，网络软件，QKD协议的执行都是通过定制设计完成的，这允许完全自动化和稳定的运行。我们的系统已于2009年8月在合肥投入运行，并于2009年8月29日在中国科学院举办的量子网络评估会议上公开演示。在60 km以内的网络中，成功地建立了五个节点（四个全通节点加一个通过中继的附加节点）中任意两个节点之间的一次一密编码的实时语音电话。
2010-08-11 quant-ph
Experimental mode-pairing measurement-device-independent quantum key distribution without global phase-locking
在过去的二十年中，基于电信光纤的量子密钥分发网络已经在城市和城际规模上实现。瓶颈之一在于密钥速率相对于传输距离的指数衰减。最近提出的方案主要集中在通过在两个通信方之间创建长臂单光子干涉仪来实现更长的距离。尽管它们在长通信距离上具有有利的性能，但在两个独立激光器之间进行锁相的要求在技术上具有挑战性。采用最近提出的模式配对思想，实现了无需全局锁相的高性能量子密钥分发。使用两个独立的现成的激光器，我们表现出二次键速率的改进，在大都市和城际距离的制度，传统的测量设备独立的计划。对于更长的距离，我们还通过304 km商用光纤和407 km超低损耗光纤将关键速率性能提高了三个数量级。我们期待这种即将实现的高性能方案在未来的城际量子通信网络中得到广泛应用。
2023-02-09 quant-ph
Quantum Metropolitan Optical Network based on Wavelength Division Multiplexing
量子密钥分发（QKD）技术正在迅速成熟。然而，目前在光网络中的应用方法使其成为一种昂贵的技术。迄今为止部署的QKD网络被设计为点对点的专用QKD链路的集合，其中非相邻节点使用可信中继器范例进行通信。我们提出了一种新的光网络模型，其中QKD系统通过波长复用它们的量子和经典信号来共享通信基础设施。路由是使用大都市区域内的光学组件完成的，这允许动态的任意对任意通信方案。此外，它类似于一个商业电信网络，利用现有的基础设施和商业组件，允许简单，具有成本效益和可靠的部署。
2013-09-16 cs.CR cs.NI quant-ph
Entanglement distribution over 155 km metropolitan fiber using a CMOS-compatible silicon chip
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Photonics Devices and System Group, Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学光子器件与系统组）；Institute of Microelectronics, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局微电子研究所）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
利用CMOS兼容的硅芯片实现155公里光纤上的纠缠分发，突破了传统bulk晶体源的限制，展示了高亮度纠缠光对生成和长距离传输的可行性。
2026-03-16 quant-ph
Entanglement distribution quantum networking within deployed telecommunications fibre-optic infrastructure
量子网络已被证明可以在没有可信节点的情况下将用户与全网状拓扑连接起来。我们提出了我们的可扩展的基于偏振纠缠的量子网络测试平台的进步，它有能力执行简单的量子密钥分发之外的协议。我们的方法利用波长复用，这是跨本地大都市区域的量子网络的理想选择，因为可以轻松地将更多用户连接到网络，而不会增加每个用户的资源需求。我们展示了一个10个用户的完全连接的量子网络，具有大城市规模部署的光纤链路，展示了偏振稳定性和在10.8天内生成密钥的能力，网络范围内的平均有效密钥速率为3.38 bps。
2023-02-10 quant-ph
Distributing Polarization Entangled Photon Pairs with High Rate over Long Distance through Standard Telecommunication Fiber
长距离纠缠分布对于许多量子通信方案是必不可少的，如量子隐形传态、量子密钥分发的某些变体或量子互联网的实现。通过标准电信光纤分发纠缠对于在大城市距离上具有低脆弱性的量子密钥分发协议特别重要。然而，迄今为止，通过光纤的长距离纠缠分配只能在中等的光子对速率下实现。在这项工作中，我们提出了超过50公里的标准通信光纤的纠缠分布，对速率超过10，000秒$^{-1}$使用明亮的非简并光子对源。该光源的信号和空闲波长分别针对光纤中的低色散和单光子雪崩二极管探测器的高效率进行了优化。由此产生的适度的硬件要求和高速率的检测到的纠缠光子对可以显着提高实际的基于纠缠的量子密钥分发在现有的城域光纤网络。
2022-04-22 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution over 15 km Multi-Core Fiber
信息的安全传输对于数字世界不断增长的需求至关重要。连续变量量子密钥分发（CV-QKD）是一种具有信息安全性的密码技术。CV-QKD由于在大城市距离上的高秘密密钥速率生成以及与当前经典通信网络的集成而非常有吸引力。在这里，我们展示了15 km多芯光纤（MCF）上的CV-QKD，其中我们利用一个核心来远程频率锁定Bob的本地振荡器与Alice的发射机。我们还证明了MCF的能力，以提高秘密密钥速率的并行CV-QKD在多个核心。我们的研究结果指出，MCF是有前途的城市部署的QKD系统。
2022-01-10 physics.optics quant-ph
A multinode quantum network over a metropolitan area
本文报告了在城市区域内首次实现基于纠缠的多节点量子网络，通过服务器节点结合三个配备原子量子存储器的量子节点，演示了12.5公里距离的预示性纠缠生成、超过往返通信时间的纠缠存储及三链路并发纠缠生成，为多节点量子网络协议提供了城市规模测试床。
2023-09-01 physics.optics quant-ph
Long-term analysis of efficient-BB84 4-node network with optical switches in metropolitan environment
本文提出并分析城域生产环境中的四节点主动 QKD 网络，通过协调编排 efficient-BB84 与光交换，提升多节点量子安全通信的可扩展性、成本效益与可靠性。
2025-10-19 physics.optics quant-ph
Engineering Quantum Links: Noise and Quantum-State-Degradation Metrics over Metropolitan Fiber Network
University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
本文在7.3公里城域光纤环路上，通过实验测量建立量子链路的噪声（信噪比模拟）和误码（各自由度退化）度量，将量子组网转化为工程设计问题，为量子互联网提供链路预算要素。
2026-09-11 quant-ph
Continuous-variable QKD over 50km commercial fiber
连续变量版本的量子密钥分发（QKD）提供了（相对于离散变量系统）在大城市地区更高的密钥速率以及使用可以在室温下工作的标准电信组件的优势。在现实世界中采用连续变量QKD的重要一步是在商用光纤上部署现场测试。在这里，我们报告了两个不同的现场测试的连续变量QKD系统通过商业光纤网络在西安和广州的距离分别为30.02公里（12.48分贝）和49.85公里（11.62分贝）。我们实现了安全的密钥速率两个数量级高于以前的现场测试演示。这是通过开发全自动控制系统以产生稳定的过量噪声以及通过应用速率自适应协调协议以实现具有高成功概率的高协调效率来实现的。我们的研究结果铺平了道路，实现连续变量QKD在大都市的设置。
2019-05-30 quant-ph
Passive Optical Network Approach to GigaHertz-Clocked Multiuser Quantum Key Distribution
介绍了量子密钥分发技术在基于光纤的宽带无源光接入网中的应用。该应用基于我们的850 nm波长千兆赫时钟速率单接收机系统，与现有的电信光纤兼容，并利用了目前接入网中未使用的波长带。开发的量子密钥分发网络能够以高达3 GHz的时钟频率进行与城域网接入链路跨度（10 km）一致的距离传输。
2006-12-15 quant-ph
MDI-QKD: Continuous- versus discrete-variables at metropolitan distances
在一篇评论中，Xu，Curty，Qi，Qian和Lo声称离散变量（DV）测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）将在大城市距离上与其连续变量（CV）竞争。事实上，徐等人。的分析恰恰支持了相反的观点，表明我们的CV方案的实验速率（用实际的室温设备实现）仍然比它们基于近乎理想的参数和低温探测器（不适合现实的大城市网络的解决方案，预计将在廉价的室温设备上运行，甚至可能是移动的）对量子比特的纯数值和过于乐观的外推高一个数量级。我们的协议的实验速率（表示为每个中继使用的比特数）被证实是两个-三个数量级高于任何现实的模拟实际DV-MDI-QKD在短中距离的速率。当然，这并不意味着DV-MDI-QKD网络不应该被研究或建造，但增加它们的速率是一个非平凡的实际问题，显然超出了Xu等人的分析。最后，为了澄清事实，我们还驳斥了一系列反对CV-MDI-QKD和更普遍的CV-QKD的不正确论点，这些论点是由Xu等人提出的，目的是支持他们的论文。
2015-08-01 physics.optics quant-ph
Phase self-aligned continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
连续变量测量无关设备量子密钥分发（CV-MDI-QKD）可以在城域距离下提供高的安全密钥速率，并且消除了所有的边信道检测漏洞。然而，由于远距离锁相技术的挑战，CV-MDI-QKD还没有完整的实验演示。在这里，我们提出了一种新的光学方案来克服这个困难，也消除了两个相同的独立激光器的要求。我们期望我们的新方案可以用于演示现场CV-MDI-QKD实验和构建具有不可信源的CV-MDI-QKD网络。
2019-01-10 quant-ph
Metro-scale QKD using multimode fiber
本文通过相位编码诱骗态 BB84 实验验证 QKD 可在 17 km OM3 多模光纤上运行，并证明其适配现有城域遗留光纤的潜力。
2024-10-24 quant-ph
Quantum-enhanced physical-layer threat detection in metropolitan-scale fiber networks
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司）；University of California, San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）；University of Maryland（马里兰大学）
研究城域规模光纤网络的量子增强物理层威胁检测，采用将量子特征和经典信息嵌入同一光场的策略，利用CUSUM方法分析信号，经现场部署验证其可行性，建立了可将量子增强安全集成到大规模通信基础设施的框架。
2026-07-14 physics.optics quant-ph
Field and long-term demonstration of a wide area quantum key distribution network
介绍了在中国移动通信有限公司提供的通信基础设施上实现的一个广域量子密钥分发（QKD）网络。三个城市和两个都市圈QKD网络相连，形成覆盖面积超过150公里的合肥-巢湖-芜湖广域QKD网络，其中合肥都市圈QKD网络是典型的全网状核心网络，提供全对全的互联，而芜湖都市圈QKD网络是代表性的点对多点配置的量子接入网络。从2011年12月21日到2012年7月19日，整个广域QKD网络运行了5000多个小时，部分网络直到去年12月才停止。为了适应复杂多变的现场环境，在设计QKD器件时，采用了法拉第-迈克尔逊量子密钥分配系统，并采取了多种稳定措施。通过QKD设备的标准化设计、QKD设备对称性问题的解决以及动态QKD网络中的无缝切换，实现了点对点QKD技术与组网方案的有效结合。
2014-09-10 cs.CR physics.optics quant-ph
Composably secure time-frequency quantum key distribution
针对一个基于光谱纠缠光子的高维时频量子密钥分发（TFQKD）协议，给出了一个可组合的安全性证明，该证明包含了有限尺寸效应，可有效抵抗任意攻击.以前的工作集中在TFQKD方案，因为它结合了单光子QKD的令人印象深刻的损失容忍度与连续变量（CV）方案的大字母表，这使得每次传输的密钥可能超过一位。然而，这种方案的有限大小安全性仅在集体高斯攻击的假设下得到证明。在这里，通过结合熵的不确定性关系的CVQKD与诱饵状态分析的最新进展，我们得出一个可组合的安全性证明，预测密钥速率的顺序Mbits/s的大都市的距离（40公里或更少）和最大传输距离高达140公里。
2016-09-29 quant-ph
Emergent Operational Entanglement Graphs and Sub-Quadratic Authentication Scaling in Realistic E91 Quantum Networks
Universidad Politécnica de Madrid (UPM)（马德里理工大学）
本文通过Pauli转移矩阵传输分析，发现真实量子通信网络在损耗、退相干和LOCC约束下，贝尔相关性沿纠缠交换路径指数衰减，产生有限操作相关长度和稀疏操作纠缠图，从而将认证复杂度降至Θ(N log N)，并提出了辅助比特辅助的分布式贝尔态验证框架。
2026-05-22 quant-ph
User-independent optical path length compensation scheme with sub-ns timing resolution for 1xN quantum key distribution network system
量子密钥分发（QKD）网络是安全通信的一种很有前途的解决方案。除了传统的点对点QKD之外，我们还开发了具有亚ns分辨率光程长度补偿方案的1xN QKD网络系统。采用一种实用的即插即用的QKD体系结构和基于现场可编程门阵列（FPGA）的紧凑型时序控制模块，实现了1 × 64 QKD网络系统的长期稳定运行。使用这种架构，64个用户可以同时与一台服务器共享密钥，而无需使用复杂的软件算法和昂贵的硬件。我们演示了使用城域光纤网络的1x4 QKD网络系统的工作。
2020-01-03 quant-ph
Continuous-mode quantum key distribution with digital signal processing
连续变量量子密钥分发（CVQKD）通过使用标准电信组件提供远程共享密钥的特定优点，从而促进成本效益和高性能的大城市应用。然而，高速率谱展宽的引入已经将CVQKD从单模区域推到连续模式区域，导致采用现代数字信号处理（DSP）技术来从连续模式量子态恢复正交信息。然而，涉及多点处理的DSP的安全性证明是一个缺失的步骤。在这里，我们提出了一个通用的方法分析连续模式状态处理的线性DSP通过时间模式理论。时间模式的构造是将安全性证明减少到单模式场景的关键。提出的面向实用的安全分析方法为构建经典兼容的数字CVQKD奠定了基础。
2023-03-29 quant-ph
Scalable high-rate, high-dimensional quantum key distribution
我们提出并实验证明了一种新的方案，用于测量高维相态使用双光子干涉技术，我们称之为量子控制测量。利用该方案，我们实现了一个$d$维时间相位量子密钥分发（QKD）系统，在信道损耗为4 dB的情况下，分别使用$d = 2$和$d = 8$量子态实现了5.26和8.65 Mbps的密钥速率，说明了高维时间相位QKD协议对于低损耗量子信道是有利的.这项工作为大城市规模系统的实际高维QKD协议铺平了道路。此外，我们的结果同样适用于其他高维协议，如那些使用空间自由度与轨道角动量状态是一个例子。
2020-04-24 quant-ph
Experimental Quantum Key Distribution at 1.3 Gbit/s Secret-Key Rate over a 10-dB-Loss Channel
量子密钥分发（QKD）能够实现由物理定律保证的无条件安全通信，为即将到来的量子计算机时代的安全基础设施开辟了一条有前途的道路。然而，QKD的密钥速率（SKRs）远远低于经典通信的每秒千兆比特速率，阻碍了QKD的广泛部署。QKD的低SKR很大程度上是由于现有的基于单光子的协议对信道丢失的脆弱性。Floodlight QKD（FL-QKD）通过每个编码传输许多光子来提高SKR，同时提供针对集体攻击的安全性。在这里，我们报告了一个FL-QKD实验，在1.3 Gbit/s的SKR超过10 dB的损失通道。据我们所知，这是第一个实现每秒千兆比特的SKR的QKD演示，代表了在大都市地区距离上实现高速率QKD的关键进展。
2017-12-13 quant-ph
Finite size analysis of measurement device independent quantum cryptography with continuous variables
研究了有限尺寸效应对连续变量（CV）与测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）密钥速率的影响。受[Rupert \textit{et al.} Phys. Rev. A \textbf{90}，062310（2014）]中开发的参数估计技术的启发，我们将其用于研究CV-MDI-QKD，并且假设现实的实验条件，我们分析有限尺寸效应对密钥速率的影响。我们发现，增加块的大小，协议的性能收敛到理想的，$10^{6}$和$10^{9}$数据点之间的块大小已经可以提供一个关键速率$\sim10^{-2}$位/使用在大都市的距离。
2017-09-11 quant-ph
Finite-key analysis for time-energy high-dimensional quantum key distribution
时间-能量高维量子密钥分发（HD-QKD）利用时间-能量纠缠双光子的高维特性和单光子探测的损失容忍性，实现了具有高光子信息效率的长距离密钥分发。到目前为止，HD-QKD的一般攻击安全性仅在渐近状态下得到证明，而HD-QKD的有限密钥安全性仅针对有限的攻击集建立。在这里，我们填补了这一空白，提供了一个严格的HD-QKD安全性证明的一般攻击有限密钥制度。我们的证明依赖于一个新的熵的不确定性关系，我们推导出时间和共轭时间测量色散光学，我们的分析包括一个有效的诱饵状态协议在其参数估计。我们提出了数字评估的密钥速率说明了安全和可组合的HD-QKD在大都市区域的距离时，系统受到最强大的窃听攻击的可行性。
2016-10-21 quant-ph
Field test of quantum key distribution in the Tokyo QKD Network
提出了一种新的基于量子密钥分发的城域保密通信网络。不同的QKD方案被集成，以展示45公里距离上的安全电视会议，稳定的长期运行，以及安全手机的应用。
2011-03-18 quant-ph
Long-Distance Continuous-Variable Quantum Key Distribution over 202.81 km of Fiber
量子密钥分发提供了抵抗量子计算机密码破译的安全密钥。连续变量版本的量子密钥分发在大城市地区提供了更高的密钥速率，以及使用可以在室温下工作的标准电信组件。然而，这些系统的传输距离（与离散变量系统相比）目前是有限的，并认为不适合长距离分布。在此，我们报告的实验结果的长距离连续变量量子密钥分发超过202.81公里的超低损耗光纤，通过适当的控制多余的噪声，并采用高效的和解程序。这种连续变量量子密钥分发的破纪录实现使以前的距离记录翻了一番，并显示了使用室温标准电信组件的长距离和大规模安全量子密钥分发的道路。
2020-07-01 quant-ph
Intercore spontaneous Raman scattering impact on quantum key distribution in multicore fber
本文首次提出了一种基于芯间串扰特性的多芯光纤芯间自发拉曼散射模型。通过数值模拟，我们也展示了ICSRS的特性。分析了ICSRS对量子密钥分发（QKD）的影响。结果表明，前向ICSRS和后向ICSRS都将减小最大传输距离，前向ICSRS减小的更大。然而，在城域网范围内，量子信号仅在密集波分复用系统中经典信号的功率很高时才受到影响。最后，对单芯光纤中产生的自发拉曼散射（SRS）和MCF中产生的ICSRS进行了比较。SRS和ICSRS的功率随传输距离的变化趋势相似，但也有细微的差别。
2019-07-02 quant-ph
Interference between independent photonic integrated devices for quantum key distribution
量子计算的进步是对现代密码学的快速增长的威胁。量子密钥分发（QKD）提供了长期的安全性，而无需假设对手的计算能力。然而，理论和实验之间的不一致性在现实世界的安全性方面提出了问题，而大型和耗电的商业系统已经减缓了大规模采用。测量设备无关的QKD（MDI-QKD）提供了一种共享密钥的方法，该方法消除了所有可能的检测器侧信道攻击，从而大大提高了安全性。在这封信中，我们实验证明了一个关键的步骤，可扩展的集成设备进行MDI-QKD。我们展示了在可见度为$46.5 \pm 0.8\%$的$431$ MHz下，从两个独立的磷化铟发射器雕刻的弱相干态之间的Hong-Ou-Mandel干涉。这项工作证明了使用集成设备来降低在城域网中采用QKD的主要障碍的可行性。
2019-01-17 quant-ph
Field test of a continuous-variable quantum key distribution prototype
设计并实现了一个基于相干态和反向协调的连续变量量子密钥分发协议原型。该系统使用时间和偏振复用的最佳传输和检测的信号和相位参考，并采用先进的纠错码的和解。系统的安全性得到保证，防止一般的相干窃听攻击。该原型的性能在预装光纤上进行了测试，作为结合不同量子密钥分发技术的量子密码网络的一部分。原型的稳定和自动操作超过57小时，在3 dB损耗光纤上产生了8 kbit/s的平均密钥分发速率，包括密钥提取过程以及所有量子和经典通信。因此，该系统非常适合在具有高速要求的大城市规模网络中保护通信。
2008-12-17 quant-ph
Experimental wavelength-space division multiplexing of quantum key distribution with classical optical communication over multicore fiber
我们演示了量子密钥分发（QKD）与经典信号在一个七芯光纤使用密集波分复用。量子信号在一个外核中单独传输，核间串扰是量子信号的主要损伤。为了减轻IC-XT，我们提出了一个量子经典交织方案。然后根据测量结果分析了IC-XT的特性，指出对向传播是一种比共传播更好的共存方法。最后，我们进行了量子密钥分发实验中存在的两个经典信道之间的量子信道和最近的经典信道的信道间隔为100 GHz。实验结果表明，反向传播几乎不受IC-XT的影响，这与我们的分析是一致的。此外，该方案还验证了在城域网范围内传输的可行性。
2018-11-10 quant-ph
