Decoy-state quantum key distribution with both source errors and statistical fluctuations
Xiang-Bin Wang, Lin Yang, Cheng-Zhi Peng, Jian-Wei Pan
我们给出了如何在统计涨落和源误差的情况下忠实地计算三强度诱骗态量子密码的单光子计数分数。我们的结果只依赖于脉冲态的几个参数的界值。
We show how to calculate the fraction of single photon counts of the 3-intensity decoy-state quantum cryptography faithfully with both statistical fluctuations and source errors. Our results only rely on the bound values of a few parameters of the states of pulses.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Passive decoy-state quantum key distribution for the weak coherent photon source with intensity fluctuations
被动诱饵态量子密钥分发（QKD）系统，被证明是更可取的，在某些情况下，比主动的，也有设备的缺陷，如强度波动的问题。本文给出了强度起伏的变换弱相干脉冲（WCP）源无源诱骗协议的密钥生成率公式，并严格刻画了强度起伏对无源诱骗协议性能的影响。通过数值模拟可以看出，光强起伏对WCP源的被动诱饵态QKD协议的性能有着不可忽视的影响。最重要的是，我们的模拟表明，在相同的强度波动的偏差，被动的诱饵状态的方法比主动的两个强度的诱饵状态的方法和接近主动的三个强度的诱饵状态的方法的性能。
Improved statistical fluctuation analysis for measurement-device-independent quantum key distribution with three-intensity decoy-state method
提出了一种改进的统计涨落分析方法，用于与测量设备无关的量子密钥分发。结合不同来源的统计波动，我们提出了更严格的公式，用于计算安全的最终密钥的一些关键量。数值仿真表明，在给定脉冲总数$10^{12}$的情况下，与Xu等人的结果相比，该方法在50 km的距离上提高了约97%的关键率。等人（Phys.Rev.A89，052333）;并且与从所有参数的完全优化但传统地处理统计波动的结果相比，对于100公里的距离，通过$146\%$提高了密钥速率，即，分别处理不同来源的波动。
An effected process on finite statistical fluctuation analysis for decoy-state measurement device-independent quantum key distribution
本文研究了具有四个强度的诱饵态与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）。利用脉冲对集合中成功事件和比特差错的平均值，研究了在有限条件引起的统计涨落下不同脉冲的成功事件。我们证明了用我们的方法估计的成功事件数n11的下界比[28]中的结果更紧。数值模拟结果表明，在数据量为N = 109时，该方法在暗计数率高、检测器检测效率低等实验设备约束相对较弱的情况下，能够获得比现有方法更高的密钥率.
Security of decoy-state quantum key distribution with correlated intensity fluctuations
本文针对诱骗态QKD中强度相关性导致的安全性证明难题，提出将Cauchy-Schwarz约束与细粒度诱骗态分析相结合的方法，显著提升密钥率并使可达到距离翻倍，同时证明精确表征强度波动相关性可接近理想密钥率。
Fake state attack on practically decoy state quantum key distribution
本文研究了在伪态攻击下，诱骗态量子密钥分发的安全性。如果量子密钥分发在这种攻击下是不安全的，那么诱饵源也不能提供足够的安全性。严格的分析表明，夏娃应该窃听的帮助下，光子数分辨仪器。然而，在考虑统计涨落的诱骗态量子密钥分发的实际实现中，Eve可以利用门限检测器成功地对其进行攻击。
Statistical fluctuation analysis for measurement-device-independent quantum key distribution
在有限数据量假设下，分析了具有有限个诱骗态的与测量设备无关的量子密钥分发。通过考虑参数估计中的统计涨落，我们研究了真空+弱和真空+两个弱诱饵态协议。在每种情况下，我们找到适当的操作制度，我们的系统的性能是可比的渐近的情况下，关键的大小和数量的诱饵状态接近无穷大。我们的研究结果表明，该方案的实际实现可以是安全和有效的。
Tight security bounds for decoy-state quantum key distribution
结合诱骗态方法的BB84量子密钥分发（QKD）协议是目前最实用的协议，在有限密钥体制下，该协议已被证明是安全的。其中，统计波动分析方法在处理有限密钥效应时非常重要，它直接影响密钥速率、安全传输距离，甚至是最重要的安全性。在诱饵态BB84量子密钥分配中，统计涨落有两个任务。一个是对于给定的期望值或观测值，期望值和观测值之间的偏差。二是计算基的相位误差率与对偶基的比特误差率之间的偏差。在此，我们提供了严格的和最佳的解析公式来解决上述任务，从而获得更高的密钥速率和更长的安全传输距离。我们的结果可以广泛应用于处理量子密码协议中的统计涨落。
Finite-key analysis for a practical decoy-state twin-field quantum key distribution
双场量子密钥分发（TF-QKD）能够抵抗所有可能的检测器侧信道攻击，使两个远程合法用户在没有量子中继器的情况下进行安全通信。在中心节点的帮助下，TF-QKD有望克服现有技术的线性密钥速率约束。然而，以前的TF-QKD协议的安全性依赖于无限密钥和稳定源的假设。本文给出了一个实用的诱骗态双场量子密钥分发的有限密钥分析。利用Azuma不等式研究了不稳定源强度波动情况下协议的组合安全性。仿真结果表明，在有限的信号脉冲和强度波动情况下，密钥速率能够超过线性密钥速率界。此外，强度波动的影响是非常显着的小尺寸的总信号。
Enhanced Analysis for the Decoy-State Method
本研究针对有限数据量下量子密钥分发中诱骗态方法的密钥率估算难题，改进了密钥率界并提出增强型统计波动分析框架，经数值模拟验证可提升密钥生成速率，且可推广至其他线性关系的量子信息处理任务。
A review on the decoy-state method for practical quantum key distribution
本文回顾了诱骗态方法的历史发展，包括背景、原理、方法、结果和发展。我们还澄清了一些微妙的概念。光子数分裂（PNS）攻击可以在不完美的信源和高损耗的信道条件下使量子密钥分发（QKD）完全不安全。给定ILM-GLLP的结果，如果知道标记位的分数，则知道如何提取安全的最终密钥。诱饵状态方法的目的是对标记位的分数进行严格的验证。诱饵态方法的主要思想是改变光源的强度，通过观察不同强度的脉冲的计数率来验证一定强度的标记比特的比例。由于计数率是小数量，统计涨落的影响是非常重要的。结果表明，三态诱骗态方法在实际应用中即使存在涨落和其它误差也能工作。
Secure and efficient decoy-state quantum key distribution with inexact pulse intensities
我们提出了一个有效验证单光子透射率下限的一般定理。我们展示了如何在强度控制存在较大随机误差的情况下有效地进行诱骗态量子密钥分发。在我们的协议中，波动的线性项消失，只有二次项生效。然后，我们证明了无论诱饵脉冲和信号脉冲强度的误差模式如何，只要每个诱饵脉冲的强度小于$μ$，每个信号脉冲的强度大于$μ'$，诱饵状态方法都是无条件安全的。
Practical Decoy State for Quantum Key Distribution
诱骗态是近年来提出的一种有效提高量子密钥分发性能的方法。在这里，我们提出了一个一般性的理论的诱饵状态协议的基础上只有两个诱饵状态和一个信号状态。我们对两个诱饵态和信号态的强度选择进行了优化。我们的结果表明，一个诱饵状态协议只有两种类型的诱饵状态-真空和弱诱饵状态-渐近接近最一般类型的诱饵状态协议（具有无限数量的诱饵状态）的理论极限。我们还提出了一个单诱饵状态协议。此外，我们提供的统计涨落的影响的估计，并建议，即使是长距离（大于100公里）的量子密钥分配，我们的两个诱饵状态协议可以实现只有几个小时的实验数据。因此，诱骗态量子密钥分发具有很强的实用性。
Practical decoy-state measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）对所有检测攻击都具有免疫性，因此当它与诱骗态方法相结合时，即使Alice和Bob使用实际的弱相干源，最终密钥也是无条件安全的。然而，到目前为止，对弱相干源诱导态MDI-QKD的分析还不完全。本文在真空态+弱诱饵态的情况下，导出了Alice和Bob向不可信第三方Charlie发送单光子脉冲的信号部分的产额下界和误码率上界的严格估计公式.数值模拟结果表明，我们的方法只需要真空+弱诱饵态就可以渐近地逼近无限多个诱饵态的理论极限。此外，由于有限的数据长度的统计波动也被认为是基于标准的统计分析。
Security bounds for decoy-state QKD with arbitrary photon-number statistics
诱饵态方法是对量子密钥分发（QKD）协议的标准增强，该协议已经使无数的QKD实验能够使用廉价的光源。然而，新的技术进步可能需要对这种技术进行进一步的理论研究。特别地，诱饵状态方法通常在每个QKD脉冲中的光子数量的泊松统计分布的假设下描述。这是一个实际的选择，因为测量和测量QKD通常是用衰减的激光器实现的，而衰减的激光器正好产生这种分布。然而，不满足这一假设的源不能保证与诱饵状态兼容。在这项工作中，我们提供了安全边界的诱饵态量子密钥分发使用一个源与任意的光子发射统计。我们考虑了无限密钥的渐近极限和有限大小的情况，并评估了两种常见的诱饵状态方案：真空+弱和一个诱饵协议。我们数值评估的性能的界限，比较三个现实的统计分布（泊松，热，二项式），表明它们都是可行的选择QKD。
Security analysis of decoy state quantum key distribution incorporating finite statistics
诱骗态方法量子密钥分发是解决相干光脉冲量子密钥分发问题的一种有效方法。然而，在现实世界中，有限码长下的统计涨落是不可忽略的，迄今为止诱骗态量子密钥分配的理论和实验研究都是基于渐近GLLP公式，该公式仅保证当码长趋于无穷大时窃听者的信息极限为零。本文在有限码长的框架下提出了一种改进的诱骗态量子密钥分配方案，并结合有限统计量推导了任意数目不同强度诱骗态的有限码长诱骗态量子密钥分配方案中窃听者信息的上界。通过数值模拟，给出了诱饵量子密钥分配的性能和参数的最佳值。
Improved key rate bounds for practical decoy-state quantum key distribution systems
诱骗态方案是目前应用最广泛的量子密钥分发协议。为了考虑有限大小的密钥对可实现的密钥生成速率的影响，需要进行严格的统计波动分析。最初，启发式高斯近似技术被用于这一目的，尽管其分析方便，但不够严格。波动分析最近已作出严格的使用Beschoff界。然而，从这些新技术中获得的关键速率界限与从高斯假设中获得的关键速率界限之间存在相当大的差距。在这里，我们开发了一个更严格的约束的诱饵状态的方法，它产生一个较小的故障概率。这种改进导致更高的密钥速率，并增加了安全密钥交换可能的最大距离。通过优化系统参数，我们的仿真结果表明，我们的新方法几乎关闭了以前提出的两种技术之间的差距，并实现了类似的性能，传统的高斯近似。
Biased decoy-state reference-frame-independent quantum key distribution
在不主动调整参考系的情况下，即使在参考系缓慢漂移的情况下，与参考系无关的量子密钥分发（RFI-QKD）也可以生成安全的密钥。在这里，我们提出了一个新的方案上的诱饵状态RFI-QKD，其中的基础分配的两个合法的当事人是有偏见的，减少部分失配的基础数据。在考虑不同参考系失调情况下的统计涨落的情况下，研究了全参数优化的有偏诱骗态RFI-QKD的性能。并将新方案与其它实际方案进行了比较，无偏诱饵态RFI-QKD和有偏诱饵态BB84-QKD。仿真结果表明，新提出的偏置诱饵状态RFI-QKD可以显着提高实际QKD系统的性能（密钥速率和安全传输距离）。
Efficient decoy-states for the reference-frame-independent measurement-device-independent quantum key distribution
与参考系无关、与测量设备无关的量子密钥分发（RFI-MDI-QKD）协议是一种新型的量子密钥分发协议，它消除了探测器端可能的攻击和源端参考系对齐的必要性。然而，由于统计波动，其性能可能会显着降低，因为必须累积更多的参数，例如，失配基事件的产率和错误率，以监控安全性。在这项工作中，我们发现，原来的诱饵状态的方法估计这些产量过于悲观，因为它忽略了不同的基础之间的潜在关系。通过对不同基的参数进行联合处理，在考虑统计波动的情况下，RFI-MDI-QKD的密钥速率和可达距离都得到了很大的提高。我们的研究结果为实现实用的RFI-MDI-QKD铺平了道路。
Tight finite-key analysis for passive decoy-state quantum key distribution under general attacks
对于利用自发参量下转换源（SPDCS）的量子密钥分发（QKD），被动诱骗态协议已被证明有效地接近无限诱骗态协议的理论极限。在本文中，我们采用严格的有限密钥分析的被动诱饵态量子密钥分发使用SPDCS。结合基于不确定原理的安全界和被动诱骗态协议，给出了一个简洁严格的计算SPDCS量子密钥分发密钥生成速率的公式.仿真结果表明，当筛选数据数为$10^{10}$时，该公式的安全距离可达182 km。研究结果还表明，在相同的统计涨落偏差下，利用SPDCS实现的被动诱饵态量子密钥分发与利用弱相干源实现的主动诱饵态量子密钥分发具有相同的性能。
Decoy-state quantum key distribution with biased basis choice
提出了一种结合有偏基选择和诱骗态方法的量子密钥分发方案。在该方案中，Alice以一定的概率发送$Z$基中的所有信号状态和$X$基和$Z$基中的诱饵状态，Bob以最优基选择测量接收脉冲。该方案简化了系统，减少了随机数的消耗。从模拟结果考虑到统计波动，我们发现，在一个典型的实验设置，所提出的计划可以提高至少45%的关键率相比，标准的诱饵状态计划。在后处理中，我们还采用了严格的方法来确定信号态单光子分量相位误差率的上限。
Finite-key analysis of a practical decoy-state high-dimensional quantum key distribution
与两级量子密钥分发（QKD）相比，高维量子密钥分发使两个相距较远的参与者能够以更高的速率共享密钥。对最近提出的基于时间-能量纠缠的高维诱骗态量子密钥分发协议进行了有限密钥安全性分析。我们采用两种方法来估计后选择概率的统计波动，并给出了更严格的安全密钥容量的限制。通过数值计算，我们展示了有限密钥在不同情况下对安全密钥容量的影响。此外，我们的方法可以用来优化参数的实际实现的高维量子密钥分配。
Simple protocol for secure decoy-state quantum key distribution with a loosely controlled source
诱骗态量子密钥分发（QKD）方法对光脉冲的强度有不同的要求。现有的理论假设强度是精确控制的。在这里，我们提出了一个简单的协议，这是安全和有效的，即使有错误的强度控制。在我们的协议中，诱饵脉冲和信号脉冲是从相同的父亲脉冲产生的两个值的衰减。在给定父脉冲波动上界的条件下，只要精确地进行二值衰减，我们的协议是安全的。我们建议使用非平衡分束器来实现稳定的衰减。在强度误差以$\pm5%$为界的条件下，在相同的密钥速率下，该方法的安全距离仅比具有精确受控源的理想协议短1km.
Practical decoy-state method for twin-field quantum key distribution
双场量子密钥分发（Twin-Field QKD）是一种新的量子密钥分发方法，其主要优点是通过在不可信节点上进行单光子干涉，克服了有损量子信道的点对点私有容量。事实上，最近各种TF-QKD类型协议的安全性证明已经证实，这些方案的密钥速率基本上是信道透射率的平方根。在这里，我们重点介绍了由Curty等人提出的TF-QKD协议，其密钥速率比以前的解决方案高出近一个数量级。其安全性依赖于通过诱骗态方法估计与各种光子数态相关的检测概率。我们推导出这些量的分析界限，假设每一方使用两个，三个或四个诱饵强度设置，我们调查的协议在这种情况下的性能。我们的模拟表明，两个诱饵强度设置足以击败点对点的私人容量的通道，并使用四个诱饵已经基本上是最佳的，在这个意义上说，它几乎再现了无限诱饵的理想情况。我们还观察到，该协议似乎对各方准备的光脉冲的强度波动相当稳健。
Decoy-state quantum key distribution with biased-bases revisited
为了提高诱饵态方法的密钥率，需要联合研究不同基的收益率。考虑到相同预备态的脉冲在不同基中测量时可能具有不同的计数率这一微妙的事实，例如，那些真空脉冲和那些单光子脉冲，使用偏置基的诱饵态量子密钥分发的现有结果实际上是错误的，因为假设它们是相等的。我们通过利用在不同基中制备的脉冲的产额相同的想法来解决这个缺陷，只要它们是在相同的状态下制备的，并且它们是在相同的基中测量的，例如，在不同基中制备但在相同基中测量的那些单光子脉冲。在此基础上，我们提出了正确的公式的诱饵状态方法使用偏置基地。考虑到统计波动的影响，我们然后数值研究的关键速率不同的协议，所有参数都得到充分优化。我们的结果证实了现有技术的结论，即使用偏置基的诱饵状态方法可以比具有无偏基的对称协议具有优势。我们获得高的密钥速率，我们的4强度协议（两个在X基地和两个在Z基地），而不使用任何真空源。
Finite-key security analysis of decoy-state QKD with source and detector imperfections
提出一种综合解析有限密钥安全性证明，同时考虑发射器和接收器的多种实际缺陷，包括态制备缺陷、比特和基矢侧信道泄漏与相关性、设置无关强度波动及探测效率失配。
Security of the decoy-state BB84 protocol with imperfect state preparation
本研究分析了在不完美强度和偏振调制导致源缺陷的情况下，高效诱骗态BB84量子密钥分发协议的安全性，并探讨了非泊松光子数统计与基依赖性，且得到了实验表征支持。
Experimental decoy state BB84 quantum key distribution through a turbulent channel
在湍流条件下的自由空间量子密钥分发中，散射和光束漂移引起强度波动，这增加了检测到的信噪比。当信道的透射率低于阈值时，可以通过拒绝接收到的比特来减轻这种影响。因此，尽管删除了比特，但总体错误率降低，并且安全密钥率增加。在诱饵态BB84量子密钥分配中，已经提出了几种寻找理想阈值的方法。一种有前途的方法是前缀阈值实时选择（P-RTS），其中可以在数据收集之前选择截止值，并且与强度分布无关。在这项工作中，我们执行有限大小的诱饵态BB84量子密钥分发在实验室环境中，我们使用声光调制器模拟大气湍流。我们表明，P-RTS可以产生相当高的安全密钥速率，特别是在较高的损失。此外，我们验证了P-RTS给出了一个强大的截止，即使当预测的透射率不匹配的实际透射率。
Practical issues in decoy-state quantum key distribution based on the central limit theorem
诱骗态量子密钥分发是长距离量子通信的标准工具。在这个领域中的一个重要问题是处理的诱饵状态统计考虑到统计波动（或“有限键效应”）。在这项工作中，我们提出并分析了一个选择诱饵统计处理，这是基于中心极限定理。我们讨论了这样的实际问题，作为一个包含的诱饵状态的统计估计的总故障概率的QKD协议的故障概率，并考虑到在估计中使用的二项分布的随机变量从高斯分布的偏差。数值模拟的结果表明，所得到的估计是相当紧密的。所提出的技术可以作为工业量子密钥分发系统的后处理过程的一部分。
Passive decoy state quantum key distribution with practical light sources
诱骗态是一种非常有效的方法，可以显著提高具有实用光源的量子密钥分发系统的性能。虽然激光脉冲强度的主动调制在原理上是制备诱饵态的有效方式，但在实践中，被动制备在某些情况下可能是期望的。典型的无源方案涉及参数下变频。最近，已经表明相位随机化弱相干脉冲（WCP）也可以用于相同的目的[M。Curty { \it等人}，选择Lett. { \bf 34}，3238（2009）.]该方案只需要线性光学器件和简单的阈值光子探测器，这表明了该方法的实际可行性。最重要的是，由此产生的秘密密钥速率与具有无限数量诱饵设置的主动诱饵状态设置所提供的密钥速率相当。在本文中，我们扩展了这些结果，现在具体显示了其他实际情况下，不同的光源和光电探测器的分析。特别是，我们认为源发射热态，相位随机WCP，强相干光结合几种类型的光电探测器，像，例如，阈值光子探测器，光子数分辨探测器，和经典的光电探测器。我们的分析还包括检测效率低下和噪声的影响，目前的阈值检测器所示的暗计数的形式可能对最终的秘密ket率。此外，我们提供了估计的影响，由于有限的数据大小的统计波动，可以在实际实施。
Application Of McDiarmid Inequality In Finite-Key-Length Decoy-State Quantum Key Distribution
在实际的诱骗态量子密钥分发中，原始密钥长度是有限的。因此，由于有限的样本大小，估计的单光子产额和单光子错误率与它们各自的真实值的偏差可以严重降低可证明安全的密钥速率$R$。当前获得$R$下界的方法遵循一条间接路径，即首先以所使用的诱饵类型为条件来界定产量和错误率。然后使用这些边界来推导单光子产率和错误率，其进而用于计算密钥速率的下限$R$。这里我展示了如何通过统计学中的McDiarmid不等式直接计算$R$的下界。当原始密钥长度为$\approx 10^5$到$10^6$时，该方法将现实量子信道的可证明安全密钥速率提高了至少30%。更重要的是，这是通过纯理论分析实现的，而不改变实验装置或后处理方法。在更广泛的背景下，这项工作引入了强大的浓度不等式统计技术，以解决物理问题超出了简单的统计数据分析。
UAV-Deployed OAM-BB84 QKD: Turbulence- and Misalignment-Resilient Decoy-State Finite-Key Security with AI-Assisted Calibration
本研究提出了一种基于无人机的OAM-BB84量子密钥分发方案，通过AI辅助校准提高湍流和对准抗性，实现更高效的安全密钥率。
Realistic vulnerabilities of decoy-state quantum key distribution
研究揭示了诱饵态QKD在激光破坏和无歧义态鉴别结合下的安全漏洞，并提出改进措施以增强防护。
Sending-or-not twin-field quantum key distribution in practice
我们给出了实际的发送或不发送量子密钥分发的结果。在现实生活中的实现，我们需要考虑以下三个要求，几个不同的强度，而不是无限数量的不同强度，一个适当的大小，而不是无限小的大小和统计波动的相位片。我们首先展示了诱饵态方法，只有几个不同的强度和适当大小的相位切片。然后，我们给出了统计涨落分析的诱饵状态方法。数值模拟表明，我们的方法的性能与渐近的情况下，密钥大小是足够大的。我们的研究结果表明，发送或不发送量子密钥分发的实际实现可以是安全和有效的。
Measurement-device-independent quantum key distribution with source state errors and statistical fluctuation
我们展示了如何计算四强度诱饵态MDI-QKD协议中的安全最终密钥速率，该协议同时具有源误差和统计波动，并且具有一定的失败概率。我们的结果只依赖于源状态中的几个参数的范围。本协议中的所有缺陷都已考虑在内，没有任何无法验证的错误模式。
Experimental decoy-state asymmetric measurement-device-independent quantum key distribution over a turbulent high-loss channel
针对湍流高损耗自由空间中的非对称 MDI-QKD，本文用 AOM 模拟信道变化，并结合 7 强度优化与 P-RTS 提升有限尺寸条件下的安全密钥率。
Application of an Improved Version of McDiarmid Inequality in Finite-Key-Length Decoy-State Quantum Key Distribution
在实际的诱骗态量子密钥分发中，原始密钥长度是有限的。因此，由于有限的样本大小，估计的单光子产额和单光子错误率与它们各自的真实值的偏差可以严重降低可证明安全的密钥速率$R$。当前获得$R$下界的方法遵循一条间接路径，即首先以所使用的诱饵类型为条件来界定产量和错误率。然后使用这些边界来推导单光子产率和错误率，其进而用于计算密钥速率的下限$R$。本文给出了统计学中McDiarmid不等式的一个改进形式，并通过所谓的中心序列直接计算$R$的下界.在这项工作中的一个新颖之处是通过选择可能的定心序列的自由的约束的优化。当原始密钥长度$\ell_\text{raw}$为$\approx 10^5$到$10^6$时，用我们的方法得到的实际100 km长量子信道的可证明安全密钥速率至少是现有方法的两倍.事实上，我们的方法可以在从大约$10^5$到$10^{11}$的宽范围的原始密钥长度上显著地提高密钥速率。更重要的是，它是通过纯理论分析实现的，而不改变实验装置或后处理方法。在更广泛的背景下，这项工作引入了统计学中强大的浓度不等式技术，以解决简单的统计数据分析之外的物理问题，特别是当数据相关时，中心极限定理等工具不适用。
Hong-Ou-Mandel test to verify indistinguishability of the states emitted from a quantum key distribution transmitter implementing decoy Bennett-Brassard 1984 protocol
本文提出基于Hong-Ou-Mandel干涉的实用方法，通过实验验证高速QKD发射机中不同调制态脉冲的不可区分性，确保协议安全性。
Quantum cryptography: theory and practice
在量子密钥分发（QKD）实验中，广泛使用的是一种产生弱相干态的高衰减激光脉冲。弱相干态具有多光子成分，这为复杂的窃听者打开了安全漏洞。通过对硬件的微小调整，我们证明了诱饵态方法可以弥补这个漏洞，并大大提高QKD的性能。我们还提出了一些实用的诱饵状态协议，研究统计波动和进行实验演示。此外，我们还将基于双向经典通信的纠缠蒸馏协议中的方法应用于诱饵态量子密钥分发的性能改进。此外，我们还研究了其他单光子源的诱骗态方法，如触发参量下转换（PDC）源。我们提出了一种基于PDC源的基于纠缠的QKD模型和后处理方案。虽然提出的模型来研究基于纠缠的QKD，我们强调，我们的通用模型也可能是有用的其他非QKD实验涉及PDC源。通过模拟真实的PDC实验，我们证明了基于纠缠的QKD方案比基于单光子的QKD方案可以获得更长的最大安全距离。我们提出了一种利用量子密钥分发系统中两个单光子探测器效率失配的时移攻击。这种窃听策略可以通过现有技术实现。本文还讨论了针对这种攻击的对策，并研究了一个采用高效失配检测器的量子密钥分配系统的安全性。
Asymmetric twin-field quantum key distribution
双场量子密钥分发（Twin-Field QKD）是远距离量子密钥分发（QKD）的一个主要候选方案，其密钥速率可以通过简单的干涉测量来克服无中继约束。原始协议的许多变体最近已被证明是安全的。在这里，我们专注于Curty等人提出的TF-QKD类型协议[预印本arXiv：1807.07667]，它可以提供高的密钥速率，其实际可行性已在最近的各种实验中得到证明。该协议的安全性依赖于通过诱饵状态技术估计某些检测概率（收益率）。分析界的相关收益率最近已得出假设双方使用相同的诱饵强度，从而提供次优的关键利率在不对称损失的情况下。在这里，我们得出新的分析界限时，双方使用三个或四个独立的诱饵强度设置。与新的界限，我们优化了协议的性能在不对称损失的情况下，并表明该协议是强大的不相关的强度波动影响各方的激光。
Finite-key analysis for practical implementations of quantum key distribution
在量子密钥分发中处理的比特表必须是有限长度的。对有限密钥无条件安全边界的需求在很久以前就已经被认识到，但是理论工具只是最近才变得可用。我们提供有限密钥的无条件安全边界的Bennett-Bennard 1984年编码的两个实际实现：无诱饵状态的捕获和测量实现，和基于纠缠的实现。一个有限的密钥绑定的诱饵状态的捕获和测量的实现也来自一个简化的处理下的统计波动。演示文稿是定制的，允许直接应用的界限在实验中。最后，也评估了先验合理的期望值的观测参数的界限。
Asymmetric protocols for mode pairing quantum key distribution with finite-key analysis
本文针对非对称模式配对量子密钥分发协议，摒弃理想诱骗态假设，结合有限密钥分析与改进粒子群优化全局优化12个参数，显著提升安全密钥率和传输距离。
Quantum key distribution overcoming practical correlated intensity fluctuations
针对诱骗态QKD中相邻脉冲强度相关性引发的安全漏洞，提出并实验验证了一种容忍强度相关性的QKD协议，通过放宽相关性参数约束，显著提升了最大传输距离与密钥率，是首个直接克服该漏洞的实用解决方案。
Stringent Statistical Fluctuation Analysis for Quantum Key Distribution Considering After-pulse Contributions
有限密钥条件下的所有量子密钥分发（QKD）协议都面临着统计涨落问题。现有的统计波动分析方法大多基于独立随机样本，但由于样本选择和实际参数的不同，这一前提条件往往不能满足。因此，需要适当的统计波动方法来解决这个问题。在考虑后脉冲贡献的情况下，给出了安全密钥速率的表达式和统计涨落的数学模型，重点研究了一种基于偏基选择的诱骗态QKD协议（Sci Rep. 3，2453，2013）.在此基础上，根据随机样本之间的相互关系，对统计波动进行了分类分析。首先对独立恒等关系进行了大数定律与标准误分析的偏差比较。其次，我们给出了一个充分条件，证明了在此条件下，Beschoff界比Hoeffding不等式在独立关系下得到更好的结果。第三，通过构造真鞅，利用Azuma不等式首次给出了处理相依随机变量统计涨落问题的严格方法。在数值优化中，我们展示了各种统计波动分析对安全密钥速率的影响，以及各自的偏差。
Practical issues of twin-field quantum key distribution
双场量子密钥分发（TF-QKD）协议及其变体，如相位匹配QKD（PM-QKD）、发送或不发送QKD（SNS-QKD）和无相位后选择TF-QKD（NPP-TFQKD）等，在远距离应用中具有很好的应用前景。然而，这些议定书在理论和实践之间仍存在一些差距。具体地说，仍然缺少有限密钥大小分析，并且没有考虑强度波动。针对有限密钥长度效应，首先给出了NPP-TFQKD在有限密钥长度区域内抵抗集体攻击的密钥速率，然后证明了它可以抵抗相干攻击。为了处理强度涨落，我们给出了四强度诱饵态NPP-TFQKD的解析公式和一个实用的强度涨落模型。最后，通过详细的仿真，我们表明NPP-TFQKD仍然可以保持其高的密钥速率和长的可达距离的优势。
Quantum key distribution with an efficient countermeasure against correlated intensity fluctuations in optical pulses
量子密钥分发（QKD）允许两个相距遥远的参与方共享秘密密钥，即使存在具有无限计算能力的窃听者，也具有已证明的安全性。最近，GHz时钟诱饵QKD系统已经通过采用超快光通信设备实现。然而，高速系统的安全漏洞尚未得到充分挖掘。在这里，我们指出了一个安全漏洞的GHz时钟QKD的发送端，这是一个常见的问题，在高速QKD系统使用实际的带宽有限的设备。我们在实际的高速量子密钥分发系统中实验观察到了脉冲间强度相关性和与调制模式相关的强度偏差。这种相关性违背了大多数安全理论的假设。我们还提供了它的对策，不需要显着改变的硬件，可以产生密钥安全超过100公里的光纤传输。该方案简单有效，适用于大范围的高速量子密钥分配系统，为实现超高速、安全的商用量子密钥分配系统奠定了基础。
Sharp finite statistics for quantum key distribution
本文针对量子密钥分发的随机抽样统计任务，提出了紧性优于传统Serfling尾界的替代方案，可降低QKD所需最小分组大小，其置信区间也适用于诱骗态QKD分析。
Quantum-Key Distribution using Decoy Pulses to Combat Photon-Number Splitting by Eavesdropper: An Event-by-Event Impairment Enumeration Approach for Performance Evaluation and Design
本文提出一种逐事件损伤枚举方法，在考虑物理层条件下分析评估使用诱饵脉冲对抗光子数分离窃听的量子密钥分发方案性能，并估计可实现密钥生成速率及检测窃听。
Studying Free-Space Transmission Statistics and Improving Free-Space QKD in the Turbulent Atmosphere
湍流大气中自由空间链路的统计涨落对于量子信号的分布非常重要。为此，我们首先研究了基于纠缠的自由空间量子密钥分发（QKD）系统中湍流大气产生的统计特性。利用从这种分析中获得的见解，我们研究了链路波动对诱饵态QKD的安全性和密钥生成率的影响，得出结论，它在典型的操作制度的影响最小。然后，我们研究了新的想法，利用这些湍流波动，我们的优势在量子密钥分配实验。我们实现了一个信噪比滤波器（SNRF）在我们的QKD系统，拒绝测量期间的低传输效率，其中测量的量子误码率（QBER）暂时升高。使用此，我们将系统生成的总密钥从78，009位增加到97，678位，表示从相同的原始信号生成的最终安全密钥速率增加了25.2%。最后，我们提出了一个QKD交换与轨道LEO卫星的模拟，并表明SNRF将是非常有用的，在这种情况下，允许更多的通行证，以提取一个秘密密钥比否则是可能的。
Passive scheme with a photon-number-resolving detector for monitoring the untrusted source in a plug-and-play quantum-key-distribution system
提出了一种基于分束器和光子数分辨探测器的被动方案，用于在即插即用量子密钥分发系统中应用三强度诱饵态协议验证不可信源的光子统计信息.分析了由于统计涨落和检测噪声引起的实际问题。仿真结果表明，当Alice发送给Bob的光脉冲总数大于10^8，PNR探测器的暗计数率小于0.5计数/脉冲时，该方案可以有效地工作，这在现有技术下是可以实现的。此外，我们提出了一种具有可变光衰减器与阈值检测器相结合的PNR检测器的实际实现。
Pre-fixed Threshold Real Time Selection Method in Free-space Quantum Key Distribution
自由空间量子密钥分发（QKD）允许双方在地面站之间、移动平台之间，甚至在星地量子通信中无条件安全地共享随机密钥。大气湍流会引起透射率的波动，进而影响量子误码率（QBER）和安全密钥速率。以前对抗大气湍流的后选择方法需要在所有量子传输之后确定阈值。相比之下，在这里我们提出了一种新的方法，即使在量子传输之前，我们也可以预先确定最佳阈值。因此，接收方可以立即丢弃无用的数据，从而大大减少了数据存储需求和计算资源。此外，我们的方法可以应用于各种协议，包括，例如，不仅是单光子BB84，但也渐近和有限大小的诱饵态BB84，这可以大大增加其实用性。
Adaptive tomography of qubits: Purity versus statistical fluctuations
量子信息处理应用的成功依赖于对量子态，特别是近纯态的准确和有效表征。在这项工作中，我们研究了自适应量子比特状态层析成像的过程，实现了$O(1/N)$缩放的精度为大$N$。我们分析的性能的自适应协议上的表征纯，混合和接近纯的状态，并澄清的状态的纯度和测量结果的统计波动之间的相互作用。我们的结果突出了近纯态和纯态或高度混合态的表征之间的细微差异。
No information flow using statistical fluctuations, and quantum cryptography
Home和Whitaker [Phys.Rev.A67，022306（2003）]的通信协议被详细地检查，并且发现使用可分离状态同样工作良好。该协议实际上是完全经典的，基于简单的后选择合适的实验运行。在同一出版物中提出的量子密码协议也检查，并发现确实需要量子特性的系统是安全的。然而，在提到的文件中提出的安全测试被发现是不够的，并在这里提出了一个修改，将确保安全性。
Strong light illumination on gain-switched semiconductor lasers helps the eavesdropper in practical quantum key distribution systems
无论是否安装热电冷却器，在强光照射下半导体二极管的温度都会增加，这会改变激光器的输出波长（Lee M. S.例如，2017年）。然而，其他特性也随着温度的升高而变化。这些变化可以帮助窃听者在实际的量子密钥分发系统。通过模拟增益开关半导体激光器的速率方程，研究了温度升高对增益开关半导体激光器的影响。结果表明，温度的升高会引起较大的光强起伏，使输出光强降低，并导致信号态和诱饵态的区别。我们还提出了一种改进的光子数分裂攻击，利用温度升高的影响。并提出了相应的对策。
Quantum Bit Error Rate Analysis in BB84 Quantum Key Distribution: Measurement, Statistical Estimation, and Eavesdropping Detection
本文分析BB84协议中量子比特误差率（QBER）的计算、统计估计方法及其在窃听检测中的作用，探讨了有限密钥场景下的置信区间估计方法，并讨论了改进协议以增强不同QKD系统抗窃听能力的策略。
Entropic Fluctuations in Statistical Mechanics II. Quantum Dynamical Systems
本文研究经典涨落定理向量子系统的多种推广方案，包括直接两次测量、辅助量子比特间接测量、模理论推广三类方法，探讨量子正则熵涨落原理，并将熵产生统计性质与量子转移算子谱共振关联，深化了对量子熵涨落本质的理解。
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