Eavesdropper's Optimal Information in Variations of Bennett-Brassard 1984 Quantum Key Distribution in the Coherent Attacks
利用Lo和Chau [Science 283（1999）2050]提出的公式，在单光子假设下，计算了Bennett-Schmidard 1984量子密钥分发（BB84 QKD）方案和六态方案在相干攻击中窃听者在原始比特上的最优信息.我们发现，窃听者的最佳信息在量子密钥分配没有公开宣布基地[物理。A 244（1998）489]与在相干攻击中使用它的相应QKD的相同。我们遵守关于各方信息的求和规则。
2001-02-03 quant-ph
Improved coherent one-way quantum key distribution for high-loss channels
相干单向（COW）量子密钥分发（QKD）是一种非常实用的量子通信协议，目前已部署在现成的产品中。然而，尽管COW-QKD的简单性和广泛的使用，其安全性仍然是一个开放的问题。这在很大程度上是由于其基于信号间相位分布的独特安全特性，这使得使用标准安全证明技术进行分析变得非常困难。在这里，为了克服这个问题，我们提出了一个简单的COW-QKD的变种，并证明了它的安全性在无限密钥限制。所提出的修改仅涉及在每个编码信号之后的附加真空尾信号和用于被动测量基础选择的平衡分束器。值得注意的是，我们的协议所得到的密钥速率与现有的COW-QKD密钥速率上限和相干状态BB84协议的安全密钥速率相当。因此，我们的研究结果表明，COW-QKD系统在高损耗光网络中的安全部署确实是可行的，只需对其硬件和软件进行最小的调整。
2022-06-17 quant-ph
Quantum key distribution with entangled photon sources
参量下转换（PDC）源既可以作为触发单光子源，也可以作为纠缠光子源用于量子密钥分发（QKD）。文献中已经研究了触发PDC QKD。另一方面，纠缠PDC QKD的模型和后处理协议仍然缺失。在本文中，我们填补了这一重要的空白，提出了这样一个模型和后处理协议的纠缠PDC量子密钥分配。虽然PDC模型是为了研究基于纠缠的量子密钥分配而提出的，但我们强调，我们的通用模型也可能适用于其他涉及PDC源的非量子密钥分配实验。由于纠缠PDC源是基无关源，我们将Koashi-Preskill的安全性分析应用到纠缠PDC QKD中。我们还研究了纠缠PDC量子密钥分配与双向经典通信。我们发现，递归方案提高了密钥速率和Gottesman-Lo协议有助于容忍更高的信道损耗。通过模拟最近的144km的PDC实验，我们比较了三种实现方案--纠缠PDC QKD、触发PDC QKD和相干态QKD。仿真结果表明，纠缠PDC量子密钥分配比相干态量子密钥分配具有更高的信道损耗容忍度。相干态诱骗量子密钥分配在中、低损耗区域能够获得最高的密钥速率。通过应用Gottesman-Lo双向后处理协议，如果PDC源被放置在Alice和Bob之间，纠缠PDC QKD可以容忍高达70dB的组合信道损耗（每个信道35dB）。在考虑统计波动后，PDC设置可以容忍高达53dB的信道损耗。
2007-03-14 quant-ph
Simultaneous classical communication and quantum key distribution using continuous variable
目前，采用强激光脉冲的经典光通信系统和工作在单光子水平的量子密钥分发（QKD）系统是非常不同的通信模式。通常需要专用设备来实现QKD。在本文中，我们提出了一个方案，允许经典通信和量子密钥分配使用相同的通信基础设施，同时实现。更特别的是，我们提出了一种相干通信方案，其中用于经典通信的比特和用于QKD的高斯分布随机数都被编码在同一个弱相干脉冲上，并由同一个相干接收机解码。基于实际系统参数的仿真结果表明，在几十公里的单模光纤上可以实现误码率为10^{-9}的确定性经典通信和安全的密钥分配。可以想象，在未来的相干光通信网络中，QKD以最小的代价在经典通信的背景下运行。
2016-08-18 quant-ph
Self-coherent phase reference sharing for continuous-variable quantum key distribution
出于性能和安全原因，“本地”生成本地振荡器是连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的基本要求。因此，下一代CV-QKD系统将必须用本地本地振荡器（LLO）来实现。这个问题已经在最近的工作中得到了明确的解决，其中提出和实现的方法，我们称之为LLO顺序，包括顺序（时间）复用量子信号光脉冲与相位参考导频音光脉冲。我们开发了一个全面的分析的噪声模型和硬件要求，以执行LLO CV-QKD。这种分析允许定量地理解用LLO顺序方法实现的CV-QKD的限制之一：除非以非常高的速度操作，否则这样的系统在可容忍的激光相位噪声方面具有非常强的要求。因此，LLO顺序CV-QKD实际上只能用昂贵的低相位噪声激光器（例如ECL激光器）来实现。本文的主要工作是介绍了基于自相干相位共享的LLO CV-QKD系统的设计，该系统中相位参考信息和量子信息都是从单个波前相干获得的。我们特别提出了一种称为LLO位移的设计，其中相位参考信息被编码在标准CV-QKD高斯调制相干态（GMCS）协议的位移中。我们分析了LLO位移设计的性能和硬件要求，我们的结果表明，它可以用于执行CV-QKD的距离高达100公里的现实和负担得起的硬件，特别是与标准的电信设备和低成本的DFB激光器。这为开发符合下一代网络要求的相干量子通信系统开辟了一条切实可行的道路。
2016-08-30 quant-ph
Rényi security framework against coherent attacks applied to decoy-state QKD
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文提出了一个适用于相干攻击下固定和可变长度QKD协议的有限尺寸安全性证明框架，通过引入夹心条件Rényi熵评估等新数值技术，实现了更广的适用范围和更优的密钥率，特别是在小块尺寸下表现突出。
2025-10-13 quant-ph
Experimental single-photon quantum key distribution surpassing the fundamental coherent-state rate limit
本研究利用高效半导体量子点单光子源实现了高速QKD，在自由空间城市信道上使密钥率超越相干光的基本速率极限，证明了单光子源在QKD中的优越性。
2024-06-04 quant-ph
Upper security bounds for coherent-one-way quantum key distribution
由于光子数分裂攻击，激光源发射的多光子脉冲严重限制了量子密钥分发（QKD）的性能。相干单向量子密钥分配（COW）被引入作为一个有前途的解决方案，以克服这一限制，从而扩展实际量子密钥分配的可实现的距离。事实上，由于其实验简单性，COW协议已经用于商业应用。在这里，我们推导出简单的安全上限的秘密密钥速率，这表明它的规模最多与系统的透射率的平方，从而解决了一个长期存在的问题。也就是说，与所声称的相反，这种方法不适合长距离QKD传输。值得注意的是，我们的研究结果意味着，到目前为止执行的COW协议的所有实现都是不安全的。
2021-01-04 quant-ph
Generating the local oscillator "locally" in continuous-variable quantum key distribution based on coherent detection
基于相干检测的连续变量量子密钥分发（CV-QKD）协议在理论和实验上都得到了广泛的研究。在现有的CV-QKD实现方案中，量子信号和本振都是从同一个激光器产生的，并通过不安全的量子信道传播。这种安排可能会打开安全漏洞，也限制了CV-QKD的潜在应用。在本文中，我们提出并证明了一个导频辅助前馈数据恢复方案，使可靠的相干检测使用“本地”产生的LO。使用两个独立的商业激光源和一卷25公里的光纤，我们构建了一个相干通信系统。所提出的方案引入的相位噪声的方差被测量为0.04（rad^2），这是足够小，以使安全的密钥分发。该技术还为其他量子通信协议打开了大门，例如最近提出的独立于测量设备（MDI）的CV-QKD，其中不同的用户使用独立的光源。
2015-06-19 quant-ph
Simple security proof of coherent-one-way quantum key distribution
针对现有 COW-QKD 仅能在 20 公里内安全分发密钥的问题，本文引入双脉冲真空态诱饵序列并利用监测线界定位相错误率，在保持装置简洁的同时证明其可渐近抵御相干攻击，将安全距离提升至 100 公里。
2023-06-02 quant-ph
From Intra-Datacenter Interconnects to Metro Networks: Does CV-QKD Need Loss- or Bandwidth-Conscious Receivers?
我们实验比较了损耗优化的相干外差和带宽祝福的内差CV-QKD架构。我们发现前者在中/长链路范围的性能方面占主导地位，而后者在短距离上具有5-9 dB的安全密钥速率。
2022-10-01 quant-ph
A balanced homodyne detector for high-rate Gaussian-modulated coherent-state quantum key distribution
讨论了高斯调制相干态（GMCS）量子密钥分发（QKD）中平衡零差探测器的噪声贡献。我们指出，从GMCS QKD的原始现实模型生成的密钥可能是不安全的。在我们改进的现实模型中，我们考虑到由于零差检测器的有限带宽和本地振荡器的波动而产生的过量噪声。研制了一种适用于通信波段GMCS QKD的高速平衡零差探测器，并进行了实验测试。平衡零拍探测器的3dB带宽为104 MHz，在本振级为8.5 × 10^8光子/脉冲时，其电子噪声比散粒噪声低13 dB。使用该零差探测器的GMCS QKD实验的安全密钥速率预计将在几公里内达到Mbits/s。
2010-07-16 quant-ph
Versatile security analysis of measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）是目前已知的唯一一种能够完全克服检测侧信道攻击的量子密钥分发方案。然而，尽管它的实际重要性，没有标准的方法来证明MDI-QKD的安全性。在这里，我们提出了一个简单的数值方法，可以有效地计算几乎紧的安全边界的任何离散调制MDI-QKD协议。为了证明我们的方法的广泛实用性，我们用它来分析相干态MDI-QKD的安全性，诱饵态MDI-QKD与泄漏源，和双场QKD的变体称为相位匹配QKD。在所有的数值模拟（使用现实的检测模型），我们发现，我们的方法提供了显着更高的秘密密钥速率比目前的安全证明技术。有趣的是，我们还发现，相位匹配QKD仅使用两个相干的测试状态是足够的，以克服量子密钥分配的基本速率距离限制。综上所述，这些发现表明，我们的安全证明方法实现了一个通用的，快速的，可能是最佳的方法对实际MDI-QKD系统的安全验证。
2020-04-24 quant-ph
Improved finite-size effects in QKD protocols with applications to decoy-state QKD
本文通过精细化集中不等式和改进二阶修正项，提出了更紧致的QKD有限尺寸安全性证明，并将其应用于诱骗态BB84协议及相干攻击场景。
2025-02-07 quant-ph
Security of quantum key distribution protocols using two-way classical communication or weak coherent pulses
我们采用的技术在[克劳斯等。例如，物理修订版信函95，080501，2005]证明了使用双向经典后处理的量子密钥分发（QKD）方案以及基于弱相干脉冲而不是单光子脉冲的QKD方案的安全性。结果，我们得到了这些方案的密钥速率的改进界。
2006-10-18 quant-ph
Quantum key distribution with dissipative Kerr soliton generated by on-chip microresonators
量子密钥分发（QKD）是在量子力学原理的保证下，在远程合法用户之间分发对称的密钥比特。在实际应用中，紧凑、坚固的光子器件是量子密钥分配的关键，将光源、探测器和调制器集成在一个光子芯片上的研究越来越受到关注。然而，由于芯片上的相干光源有限，基于波长复用的大规模并行量子密钥分配仍然是一个挑战。本文介绍了微谐振腔中的克尔耗散孤子，它为量子密钥分发提供了频率间隔为49GHz的锁定相干频率梳。我们通过解复用相干梳状线形成孤子来实现并行QKD，并展示了如果充分利用覆盖C和L波段的数百个信道，则可以实现Gbps的密钥速率。所展示的基于孤子的QKD架构与量子光子集成电路的努力是兼容的，这是紧凑的，鲁棒的，低成本的，并提供了一个有竞争力的平台，实用的QKD芯片。
2020-04-19 quant-ph
Finite-Key Analysis for Coherent One-Way Quantum Key Distribution
本文在通用可组合框架内对COW-QKD变体进行严格的有限密钥安全分析，结合量子剩余哈希引理与Kato不等式推导密钥率公式，确保了对相干攻击的安全性并提升了密钥率，证实了其实际应用的可行性。
2024-01-09 quant-ph
Continuous variable quantum key distribution with two-mode squeezed states
量子密钥分发（QKD）使两个远程方能够增长共享密钥，它们可以用于无条件安全通信[1]。QKD协议的适用距离取决于连接量子信道的损耗和过量噪声[2 - 10]。基于相干态和连续变量（CV）测量的几种QKD方案对信道中的高损耗具有弹性，但受到少量信道过量噪声的强烈影响[2 - 6]。在这里，我们提出并实验解决了CV QKD协议，该协议使用脆弱的压缩态结合大的相干调制，大大提高了信道噪声的鲁棒性。作为一个原则的证明，我们实验证明，由此产生的QKD协议可以容忍更多的噪声比基准设置的理想CV相干态协议。我们的计划代表了一个非常有前途的途径，延长安全通信的距离是可能的。
2012-10-05 quant-ph
Coherent detection schemes for subcarrier wave continuous variable quantum key distribution
研究了子载波量子密钥分发（SCW QKD）系统中实现相干检测的不同方法。对于经典的波场，我们提出了模型描述的零差型和外差型相干检测方案需要提取的信息，从正交相位编码的多模信号在SCW QKD。实验结果验证了所提方案的可行性。
2020-12-06 quant-ph
Discrete-phase-randomized coherent state source and its application in quantum key distribution
相干态光子源在量子信息处理中有着广泛的应用。在许多应用中，例如量子密钥分发（QKD），通过假设相干态的相位是连续随机的，相干态被用作Fock态的混合。在实践中，这样一个关键的假设往往不被满足，因此，现有的QKD实验的安全性得不到保证。为了弥补这一缺陷，我们提供了一个严格的安全性证明的量子密钥分配与离散相位随机相干态源。我们的研究结果表明，离散相位随机化的情况下，其性能接近其连续对应的只有一个小的数量（说，10）的离散相位。与传统的连续相位随机化的情况下，其中需要无限数量的随机比特，我们的结果表明，只有少量的（比如，4位）的随机性是必要的。
2015-05-14 quant-ph
CV-QKD with noisy coherent states and realistic displacement receivers
QuIIN - Quantum Industrial Innovation（QuIIN——量子工业创新中心）；Centro de Competência EMBRAPII CIMATEC（EMBRAPII CIMATEC 竞争力中心）；SENAI CIMATEC（巴西国家工业培训服务中心CIMATEC中心）
本文提出一种基于带噪声相干态和位移接收机的CV-QKD协议，开发了参数估计策略，分析了安全性，并证明位移接收机在实验相关区域优于零差检测。
2026-10-08 quant-ph
Security Against Collective Attacks of a Modified BB84 QKD Protocol with Information only in One Basis
量子密钥分发（QKD）协议BB84已被证明能抵抗几种重要的攻击：集体攻击和联合攻击。在这里，我们分析了修改后的BB84协议的安全性，该协议的信息只发送在z的基础上，而测试是在z和x的基础上，对集体攻击。这个证明遵循了之前论文的框架（Boyer，Gelles和Mor，2009），但它避免了导致可组合性问题的经典信息理论分析。我们表明，这种修改后的BB84协议是安全的，对集体攻击的原始BB84协议，它需要更多的位进行测试。
2017-04-05 cs.CR quant-ph
Modulator-free coherent-one-way quantum key distribution
时间仓编码是一种有吸引力的方法，用于在长距离上传输光子量子比特，并且具有最小的退相干。它允许用于量子密钥分发（QKD）的简单接收器，其通过测量光子的到达时间来提取密钥，并且通过测量不同时间仓中的脉冲的干涉来检测窃听。在过去，相干脉冲已经使用CW激光器和强度调制器产生。本文提出并论证了一种大大简化的发射机，它通过直接调制激光二极管来工作。脉冲之间的相干性由弱种子激光维持。无调制器源产生具有高消光比（29.4 dB）和高于97%的干扰可见度的时间仓编码脉冲。由此产生的QKD发射机提供了高达4.57 Mbit/s的估计安全密钥速率，这是迄今为止报道的相干单向QKD的最高速率，并且可以使用弱相干脉冲为所有协议编程。
2017-07-18 quant-ph
High-Fidelity Coherent-One-Way QKD Simulation Framework for 6G Networks: Bridging Theory and Reality
TECNALIA, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)（巴斯克研究与技术联盟）；InnoCube P.C.（InnoCube公司）；University of Western Macedonia（西马其顿大学）；University of Thessaly（色萨利大学）
针对6G网络中QKD设备昂贵、设计工具缺乏的问题，本文提出高保真COW-QKD仿真框架，定义QBER与密钥率指标，并通过三种传输距离及有无窃听者的真实实验验证其准确性。
2025-01-21 cs.SY eess.SY quant-ph
A security proof of continuous-variable QKD using three coherent states
介绍了一种基于三相干态和零差检测的三值量子密钥分发（QKD）协议及其渐近安全性证明。以前的工作考虑了二进制的情况下，两个相干态，在这里，我们nontrivially扩展到三个。我们的动机是利用离散和连续（高斯）编码方案的实际好处，创造一个两全其美的方法;即离散编码的后处理和连续编码的硬件优势。我们提出了一个全面和详细的安全性证明，在无限的信号状态的限制，使我们能够下界的秘密密钥速率。我们计算这是在集体窃听攻击和反向和解后处理的背景下。最后，我们比较了三进制相干态协议的其他知名的QKD方案（和基本的无中继限制）的秘密密钥速率和损失。
2018-02-07 math-ph math.MP quant-ph
Tightened estimation can improve the key rate of MDI-QKD by more than $100\%$
本文给出了四种强度下诱饵态法中相位翻转误差的严格上界公式。我们的结果将MDI-QKD的界压缩到已知结果的四分之一。在此基础上，我们发现在弱相干态光源（WCS）下，密钥速率的提高超过了$100\%$，在预示单光子光源（HSPS）下，密钥速率的提高甚至超过了$200\%$。
2013-12-20 quant-ph
Improved postselection security analysis of phase error estimation in quantum key distribution
本文提出一种将集体攻击与相干攻击下相位误差估计失败概率相关联的方法，使相干攻击下的参数估计可利用独立同分布假设，从而改进多种QKD协议的有限密钥率性能。
2024-09-29 quant-ph
Finite-size security of continuous-variable quantum key distribution with digital signal processing
与传统的离散变量（DV）量子密钥分发（QKD）相比，采用零差/外差测量的连续变量（CV）QKD具有实现成本低、易于波分复用等明显优势。另一方面，它的连续性使得它更难适应实际的信号处理，这总是离散的，导致目前缺乏完整的安全性证明。在这里，我们提出了一个紧密的和强大的方法，估计保真度的光脉冲的相干态通过外差测量。然后，我们构造了一个二进制相位调制的CV QKD协议，并证明了其安全性在有限的密钥大小的制度，一般相干攻击的基础上，DV QKD的证明技术。这样一个完整的安全证明在利用CV QKD的好处方面实现了一个重要的里程碑。
2020-06-08 quant-ph
Quantum soft filtering for the improved security analysis of the coherent one-way quantum-key-distribution protocol
对实用的量子密钥分发（QKD）系统进行精确的安全性分析是提高其性能的重要环节。在这里，我们考虑一类量子软滤波操作，它推广了明确的状态歧视（USD）技术。这些操作可以应用作为原始相干单向（COW）QKD协议的安全性分析的基础，因为它们的应用介于分束（BS）和USD攻击之间。我们证明了基于量子软滤波操作的零错误攻击在给定的损失水平下为Eve提供了更大量的信息。我们计算Eve信息作为信道长度的函数。所提出的攻击的效率高度依赖于控制（诱饵）状态的统计信息的维护下的监测水平，最好的情况下，在没有维护控制状态统计信息的情况下实现的结果。我们的研究结果形成了额外的要求，分析实际的QKD系统的基础上的COW QKD协议及其变种提供了一个上限的安全性。
2020-03-23 quant-ph
Long distance measurement-device-independent quantum key distribution with coherent-state superpositions
采用诱骗态方法的与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）被认为可以在实际的量子密钥分发系统中安全地抵御各种黑客攻击。最近，相干态叠加（CSS）作为单光子量子比特的替代方案出现在量子信息处理和计量学中。在这封信中，CSS被用作MDI-QKD的源代码。我们提出了一种分析方法，给出了两个严密的公式来估计产量的下限和误码率的上限。我们利用标准的统计分析和Bundoff界进行参数估计。在长距离MDI-QKD中，Droff界可以提供较好的界。结果表明，在有限数据情况下，与弱相干态相比，CSS的安全传输距离和安全密钥速率都有显著提高。
2014-09-19 quant-ph
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。
2008-08-10 quant-ph
Simplified BB84 quantum key distribution secure against coherent attacks
诱骗态量子密钥分发（QKD）已被证明是安全密钥交换的核心解决方案。而标准的BB84协议需要准备和测量两个互补碱基的所有态，这严重限制了它在光子集成和高速系统中的实际应用。幸运的是，一个简化的BB84，只有发送和接收三个状态，达到相同的渐近密钥速率与标准BB84在相干攻击。在本文中，我们巧妙地利用光滑熵的不确定性关系，在通用可组合框架下，给出了诱饵态简化BB84量子密钥分发系统抗相干攻击的有限密钥安全界。仿真结果表明，即使脉冲总数低至$10^{8}$，它也能达到与标准BB84几乎相同的性能。我们的结论是，简化的BB84可以完全取代标准BB84是最好的选择，在大多数常见的实际场景中的QKD。
2020-06-18 quant-ph
Composable security against collective attacks of a modified BB84 QKD protocol with information only in one basis
量子密码学使用量子力学的反直觉性质，以安全可靠的方式执行密码任务。量子密钥分发（QKD）协议BB84已被证明能抵抗几种重要的攻击：集体攻击和联合攻击。在这里，我们分析了修改后的BB84协议的安全性，该协议的信息只发送在z的基础上，而测试是在z和x的基础上，对集体攻击。该证明遵循之前论文（Boyer，Gelles和Mor，2009）的框架，但它避免了经典的信息理论分析，并证明了完全可组合的安全性。我们表明，这种修改后的BB84协议是安全的，对集体攻击的原始BB84协议，它需要更多的位进行测试。
2019-11-19 cs.CR quant-ph
Foiling zero-error attacks against coherent-one-way quantum key distribution
为了保护实际的量子密钥分发（QKD）不受光子数分裂攻击，人们可以测量接收信号的相干性。遵循这种方法的一个突出示例是相干单向（COW）QKD，其可商购获得。然而，令人惊讶的是，最近已经表明，其密钥速率与信道透射率成二次关系，因此，该方案不适合长距离传输。这个结果是通过使用零错误攻击得到的，零错误攻击可以防止安全密钥的分发而不会引入任何错误。在这里，我们研究了各种对策，以挫败零错误攻击COW-QKD。它们需要监测一些额外的可用检测统计，或者增加发射的量子态的数量。我们得到了密钥速率的渐近安全上界，该上界与信道传输率接近线性关系，从而表明了对策的有效性，以提高该协议的性能。
2021-08-27 quant-ph
Long-distance quantum key distribution secure against coherent attacks
量子密钥分发（QKD）允许数字加密密钥的信息理论上安全的传输，假设用于密钥交换的设备的行为可以被可靠地建模和预测。值得注意的是，除了她受自然法则约束之外，不必对窃听者的能力进行任何假设，从而使QKD的安全性成为“无条件”。然而，无条件的安全在实践中很难实现。例如，任何实验实现只能收集有限的数据样本，导致对相干攻击（最常见的攻击类别）的脆弱性，并且对于某些协议，仍然缺少对这些攻击的鲁棒性的理论证明。由于这些原因，在过去，许多QKD实验都没有实现无条件安全的协议，而是考虑了窃听者的有限攻击能力。在这里，我们探讨了量子密钥分配在最具挑战性的环境中对抗相干攻击的安全性：密钥的长距离传输。我们证明，BB84协议可以提供积极的关键速率的距离高达240公里，而无需复用的传统信号，和高达200公里的复用。使用实用的热电冷却单光子探测器，即使是最长的距离也可以实现有用的关键速率。
2017-01-25 quant-ph
Zero-error attack against coherent-one-way quantum key distribution
相干单向量子密钥分发（COW）有望通过简单的实验装置在长距离上分发密钥。实际上，该方案目前用于商业应用。然而，令人惊讶的是，最近已经表明，它的秘密密钥速率与系统的透射率最多成二次方，因此，它不适合长距离QKD传输。这种悲观的结果是通过采用所谓的零错误攻击，其中窃听者不引入任何错误，但系统的合法用户仍然不能提取安全密钥。在这里，我们提出了一个零错误的攻击COW-QKD基本上是最佳的，在这个意义上，没有其他攻击可以进一步限制其最大可实现的距离在没有错误。这转化为其秘密密钥速率的上限，该上限比先前已知的上限低一个数量级以上。
2021-01-18 quant-ph
High-Rate Point-to-Multipoint Quantum Key Distribution using Coherent States
量子密钥分发（QKD）技术是实现信息安全的重要手段，目前正朝着量子安全网络的方向发展。它需要高性能和高成本效益的协议，同时增加用户数量。不幸的是，量子比特实现的协议一次只允许一个接收器对准备好的信号做出响应，因此不能原生地支持多个用户并很好地满足网络需求。在这里，我们展示了一个使用连续变量量子信息的“协议解决方案”。提出了一种相干状态的点对多点协议，以同时支持单个发射机和大量接收机之间的多个独立QKD链路。所有接收者测量每个准备好的相干态以生成原始密钥，然后使用安全高效的密钥提取方法来去除不同QKD链路之间的相关性。它可以实现显着高的关键率，即使与100个接入点，并显示了两个数量级的潜在改善。该方案是一个有前途的一步，在一个可扩展的量子安全网络的高速率多用户解决方案。
2023-02-05 quant-ph
Experimental implementation of distributed phase reference quantum key distribution protocols
本研究在电信波长下实验实现了基于光纤的相干单向和差分相移QKD协议，并分析了密钥率随距离、披露率、压缩比和探测器死时间等参数的变化。
2023-12-30 quant-ph
Security-proof framework for two-way Gaussian quantum-key-distribution protocols
双向高斯协议具有将量子密钥分发（QKD）协议的密钥速率提高几个数量级的潜力。修订版~ A { \bf 94}，012322（2016）]。然而，双向协议的安全性证明目前还不发达。在本文中，我们建立了一个安全性证明框架的一般一致攻击双向高斯协议的渐近制度。我们首先证明了所有双向QKD协议的一致攻击安全性都可以归结为集体攻击安全性。接下来，我们确定了两个不同的约束，每个提供入侵参数，绑定窃听者的相干攻击信息增益的任何双向高斯QKD协议。最后，我们将我们的结果应用到两个这样的协议。
2018-10-02 quant-ph
Demonstration of 17λ x 10 Gb/s C-Band Classical / DV-QKD Co-Existence Over Hollow-Core Fiber Link
本研究在7.7 km空芯光纤链路上成功演示了1538 nm相干单向QKD与17个C波段经典通道的共存，总功率11 dBm，验证了宽带布局下QKD的可行性。
2022-10-01 quant-ph
Phase-encoded measurement device independent quantum key distribution with practical spontaneous parametric-down-conversion sources
与测量设备无关的弱相干源量子密钥分发（MDI-QKD）已经得到了广泛而细致的研究。然而，对具有自发参量下转换源（SPDCS）的MDI-QKD的分析是不完整的。本文通过考虑热分布的SPDCS的实际参数，研究了主动三强度诱饵协议和被动单强度诱饵协议下MDI-QKD的性能。相位随机化是诱骗协议的内在要求，在评估总体量子比特增益和量子比特误码率时考虑了相位随机化。数值模拟结果表明，采用SPDCS的MDI-QKD与实际诱骗协议相比，可以证明与具有无限诱骗态的渐近情形相当，并且与采用弱相干源的MDI-QKD相比，在传输距离和密钥生成速率方面具有明显的优势。我们的研究结果还表明，MDI-QKD使用热分布式SPDCS与有源三强度诱饵协议的性能优于一个被动的单强度诱饵协议。
2014-03-07 quant-ph
High speed coherent one-way quantum key distribution prototype
我们报告的第一个现实世界的实施量子密钥分发（QKD）系统在43 dB损耗的传输线在瑞士电信光纤网络。QKD系统能够连续和自主操作，并使用相干单向（COW）协议。该系统汇集了未来QKD系统的三个关键概念：简单的高速协议;高性能检测;以及组件级以及与标准光纤网络连接的集成。在这里，我们展示了该系统的实验室和现场试验结果。完整的原型版本使用InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD），并进行了长达150公里的实验室测试，在100公里内进行了10小时的平均约2kbps的实时提取秘密比特的交换。在现场实验中，我们获得了平均分配率为2.5bps的43 dB的损失线150公里，在3小时内，当使用超导单光子探测器（SSPD）。
2008-09-30 quant-ph
Unambiguous state discrimination in quantum cryptography with weak coherent states
在量子密钥分发（QKD）的实际实现中使用线性无关的信号状态使得窃听者能够执行明确的状态鉴别。考虑到接收器可以在一定程度上监测信号的光子数统计，即使与今天的标准检测方案，我们定量地探讨了这一事实所施加的安全QKD的限制。我们比较我们的攻击的分束攻击，并表明，对分束攻击的安全性并不一定意味着对这里考虑的攻击的安全。
2000-04-27 quant-ph
On-demand quantum key distribution using superconducting rings with a mesoscopic Josephson junction
提出了一种基于介观约瑟夫森结超导环上制备的长寿命相干态的量子密钥分发协议。这使得在实际执行密钥分发之前能够长时间存储准备好的状态。我们的按需QKD协议与基于相干态的连续变量量子密钥分发协议密切相关。详细分析了进行量子密钥分发所需的准备、演变以及在dc-SQUID上实施的不同测量方案。我们提出了两个变种的协议，一个需要时间戳的状态，并提供了更高的密钥速率和其他没有时间戳和较低的密钥速率。这是朝着具有基于非光子的QKD协议迈出的一步，这最终将是期望的，因为光子状态不能被长时间存储，因此密钥分发必须在光子交换发生之后立即实现。我们的协议提供了一个创新的方案来执行QKD，并可以实现使用当前的实验技术。
2018-08-20 quant-ph
One-sided Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
提出了测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）协议，以消除所有检测器侧信道攻击，其安全性依赖于可信的编码系统。本文提出了一种单边MDI-QKD（1 SMDI-QKD）协议，该协议具有无检测漏洞的优点，同时削弱了MDI-QKD中的状态准备假设。1 SMDI-QKD可以看作是一种改进的MDI-QKD，其中Bob的编码系统是可信的，而Alice的编码系统是未表征的。在实际应用中，本文还提出了一种利用相干光源的双诱饵状态估计方法。仿真结果表明，该协议具有良好的性能，可以应用于实际的量子密钥分配应用。
2018-01-17 quant-ph
Experimental Coherent One-Way Quantum Key Distribution with Simplicity and Practical Security
National Laboratory of Solid State Microstructures and School of Physics, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室和物理学院，先进微结构协同创新中心）；School of Physics and Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学物理学院与量子态构建与操控教育部重点实验室）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本研究提出并实验验证了一种信息论安全的相干单向量子密钥分发协议，实现了100公里的安全传输距离和千比特/秒的密钥率，展示了其在小型量子网络中的应用潜力。
2026-01-11 quant-ph
Continuous variable quantum cryptography using coherent states
提出了几种基于相干态或压缩态随机分布的产生和传输的量子密钥分发（QKD）方法，并证明了它们对个人窃听攻击是安全的.这些协议要求Alice和Bob之间的光线路的传输大于50%，但它们不依赖于“非经典”特征，如压缩。它们的安全性是不可克隆定理的直接结果，该定理限制了传输线上可能的量子测量的信噪比。我们的方法也可以用于评估各种QKD协议使用高斯统计光。
2001-09-25 quant-ph
Fully passive quantum key distribution with parametric down-conversion source
针对全被动QKD现有方案性能受限的问题，本文提出基于参量下转换源的全被动协议，可被动生成诱骗态并编码，提升密钥率、传输距离与资源效率，并可结合MDI-QKD增强侧信道防护。
2025-02-18 quant-ph
Long-distance continuous-variable quantum key distribution over 100 km fiber with local local oscillator
本文通过本地本振和机器学习载波恢复，在100 km光纤上实现长距离连续变量量子密钥分发，解决了传统传输本振方案的安全漏洞问题，为大规模量子安全网络部署奠定基础。
2023-05-16 quant-ph
Hacking coherent-one-way quantum key distribution with present-day technology
针对COW QKD密钥率随透射率二次下降的问题，提出两种可用现有光学器件实现的实用USD接收器，验证了零误差攻击在现实条件下破解该协议安全性的可行性。
2024-06-19 quant-ph
Phase Matching Quantum Key Distribution based on Single-Photon Entanglement
基于时间反演的量子密钥分发方案主要有基于量子纠缠的设备无关（DI）QKD和测量设备无关（MDI）QKD。最近提出的双场（TF）-QKD，也称为相位匹配（PM）-QKD，已经将密钥速率界从$O\left( η\right )$提高到$O\left( \sqrt η \right )$，其中$η$是信道透射率。TF-QKD实际上是MDI-QKD的一种，但它是基于单光子探测的。在本文中，我们提出了一种不同的PM-QKD基于单光子纠缠，称为单光子纠缠基相位匹配（SEPM）-QKD，它可以被看作是一个时间反演版本的TF-QKD。由于测量设置和密钥信息是同一个量，并被编码在局域弱相干态中，因此该协议不存在DI-QKD在长距离传输时经常出现的标准Bell测试的检测漏洞。我们给出了SEPM-QKD的安全性证明，并从理论上证明了它是安全的，可以抵抗所有的集体攻击和分束攻击。仿真结果表明，密钥速率与传输率之间存在一个$O\left( \sqrt η \right )$的界。SEPM-QKD不仅有助于我们更深入地理解TF-QKD，而且为消除DI-QKD中的检测漏洞提供了一种可行的方法。
2019-09-28 quant-ph
Enhancing key rates of QKD protocol by Coincidence Detection
针对实际QKD实现中的安全限制，本研究将诱骗脉冲方法与符合探测（CD）协议相结合，提出新协议及渐近密钥率计算算法，并通过实验证明其在现实条件下能显著提升密钥率。
2024-12-12 quant-ph
Backflash Attack on Coherent One-Way Quantum Key Distribution
本文实验研究了针对COW-QKD系统中SPAD击穿闪光的信息泄露，结合密钥蒸馏引擎量化窃听者信息增益，并提出缓解策略。
2025-05-06 quant-ph
User-defined quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）提供了抵抗量子计算机密码破译的安全密钥。随着走向商业应用，保证QKD系统的实际安全至关重要。然而，安全性证明的困难限制了协议建议的灵活性，这可能无法满足实际应用的需求。在这里，我们展示了一个协议设计框架，允许一个安全地构建协议使用任意非正交状态。在安全性分析中，虚拟地引入了多模纠缠源，而相干测量则提供了原始数据。这种“任意”的特性颠覆了传统的协议决定系统的工作方式，使得协议设计现在可以遵循系统生成的内容。我们展示了一个有价值的展示，它不仅解决了离散调制相干态的安全挑战，而且还实现了不超过256个相干态的高性能。我们的研究结果降低了对系统供应商提供现成设备的要求，从而将促进QKD的商业化。
2018-05-11 quant-ph
