Key rates for quantum key distribution protocols with asymmetric noise
我们考虑了当系统中存在非均匀噪声时，最简单的量子密钥分发协议，即BB84协议和六态协议所能达到的渐近密钥速率.我们首先观察到，较高的量子比特错误率并不一定意味着较低的密钥率。其次，我们考虑具有优势蒸馏的协议，并表明使用具有更高量子比特错误率的基础来生成密钥是有利的。然后讨论了优势蒸馏和纠缠蒸馏协议之间的关系。我们表明，将优势蒸馏应用于由具有更高量子比特错误率的基础上的测量结果形成的比特串与二对一纠缠蒸馏协议DEJMPS密切相关。最后，我们讨论了这些结果的实现量子密钥分发的影响。
2020-07-01 quant-ph
Neural network-based prediction of the secret-key rate of quantum key distribution
数值方法被广泛用于计算实际中许多量子密钥分发协议的安全密钥率，但它们消耗大量计算资源且过于耗时。本文以零差检测离散调制连续变量量子密钥分发（CV-QKD）为例，根据实验参数和实验结果，构造了一个能够快速预测安全密钥速率的神经网络。与传统的数值方法相比，神经网络的速度提高了几个数量级。重要的是，预测的密钥速率不仅高度准确，而且很可能是安全的。这允许在低功耗平台上实时提取离散调制CV-QKD的安全密钥速率。此外，我们的方法是通用的，可以扩展到快速计算各种其他非结构化量子密钥分发协议的复杂的安全密钥速率。
2022-05-30 quant-ph
Discrete-modulation continuous-variable quantum key distribution with high key rate
针对离散调制连续变量量子密钥分发密钥率低于高斯调制方案的问题，研究通过对比4-PSK、8-PSK、12-PSK并提出内环4态外环8态的双环星座结构，将密钥率提升至4-PSK的2.4倍，长距离下达高斯调制的70%，为高性价比安全量子通信提供替代方案。
2021-12-01 quant-ph
Min-entropy and quantum key distribution: non-zero key rates for "small" numbers of signals
通过显式计算最小熵，计算了有限个信号的量子密钥分发的可达密钥速率。最小熵可以用猜测概率来表示，这是我们对d维系统计算的。我们比较这些关键利率与以前的方法使用冯诺伊曼熵，并找到非零的关键利率为较少数量的信号。此外，我们通过修改参数估计步骤来提高密钥速率。两种改进一起导致仅10^4-10^5个信号的非零密钥速率。从最小熵的可加性及其与猜测概率的关系中还可以得出一个有趣的结论：对于一组对称张量积状态，最优最小误差鉴别（MED）测量是每个子系统上的最优MED测量。
2011-03-21 quant-ph
Tomography increases key rates of quantum-key-distribution protocols
我们构建了一个实际可实现的经典处理BB84协议和六态协议，充分利用准确的信道估计方法，这也被称为量子层析成像。我们提出的处理产量至少作为高的关键率的标准处理由Shor和Preskill。我们展示了两个量子信道的例子，我们提出的处理的密钥速率严格高于标准处理。在第二个例子中，BB84协议与我们提出的处理产生一个积极的关键率，即使所谓的错误率高于25%的限制。
2008-07-22 quant-ph
Gigahertz decoy quantum key distribution with 1 Mbit/s secure key rate
我们报道了第一个千兆赫兹钟控诱骗协议量子密钥分发（QKD）。由于使用了专为高速单光子探测而设计的自差分InGaAs雪崩光电二极管，已实现了创纪录的关键速率。该系统的特点是安全密钥速率为1.02 Mbit/s的光纤距离为20公里和10.1 kbit/s的100公里。由于目前的进展依赖于紧凑的非低温探测器，因此它为实用且低成本的QKD系统打开了大门，以确保未来的宽带通信。
2008-10-06 quant-ph
Continuous operation of high bit rate quantum key distribution
我们证明了一个量子密钥分发的安全比特率超过1 Mbit/s超过50公里的光纤平均超过连续36小时的时间。高比特率的连续操作是通过使用反馈系统来控制干涉仪中的路径长度差和偏振以及检测窗口的定时来实现的。高比特率和连续操作可以大大降低有限密钥大小的影响，与无限长度的密钥相比，密钥提取效率达到96%。
2010-05-25 quant-ph
Bit Transmission Probability Maximizing the Key Rate of the BB84 Protocol
在所有关于BB84协议的论文中，每个比特值的传输概率通常被设置为相等。在本文中，我们表明，通过分配不同的传输概率，每个发送的量子比特在一个单一的极化基础上，我们通常可以提高密钥生成速率的BB84协议，并实现更高的密钥速率。
2010-03-11 quant-ph
Key rate for calibration robust entanglement based BB84 quantum key distribution protocol
我们将基于底层物理系统维数唯一知识的纠缠验证方法应用于基于纠缠的BB84量子密钥分发协议。我们发现，如果假设其中一方正在测量量子比特，并且不需要关于测量的进一步假设，那么熟悉的单向密钥速率公式已经成立。
2013-03-14 quant-ph
Increasing distillable key rate from bound entangled states by using local filtration
本文研究了在几种束缚纠缠态下，通过局域滤波提高量子密钥分发（QKD）系统的密钥传输率。通过我们的工作，很明显，局域过滤操作，而转换一个束缚纠缠态到另一个，有可能增加新的量子密钥分配的实用性的状态。我们展示了三个通过局部滤波提高“单向可重传密钥速率”的例子，在这个过程中，发现了新的可重传密钥的束缚纠缠态。
2020-09-23 quant-ph
Problems of Security Proofs and Fundamental Limit on Key Generation Rate in Quantum Key Distribution
指出现有的BB84型量子密钥分发协议在联合攻击下对纠错码的处理是不正确的，对迹距安全准则的一般解释也是不正确的。通过对准则的正确解释以及对纠错码和隐私放大码的正确处理，证明了即使对于一个理想的系统，在集体攻击下，最大可容忍的量子比特错误率约为1.5%，即使在如此低的速率下，也不能用实际的纠错码生成网络密钥，这与文献中的说法相反。
2012-05-21 quant-ph
Secure Ping-Pong quantum key distribution protocol with 33.3% bit error rate
这篇论文已被撤回，并由quant-ph/0609207取代。
2006-09-27 quant-ph
Key rate of quantum key distribution with hashed two-way classical communication
我们提出了一个信息和解协议，使用双向经典通信。在BB84协议和六态协议的情况下，使用我们提出的信息协调协议的量子密钥分发（QKD）协议的密钥速率高于以前已知的协议，错误率的范围很宽。我们还阐明了该协议与已知QKD协议之间的关系，以及该协议与纠缠蒸馏协议（EDP）之间的关系。
2007-06-07 quant-ph
Sub-Gbps key rate four-state continuous-variable quantum key distribution within metropolitan area
连续变量量子密钥分发（CVQKD）具有密钥速率高的潜在优势，非常适合高速城域网应用。然而，迄今为止报道的CVQKD系统的最高密钥速率仅限于几Mbps。在这里，我们解决了基本的实验问题，并展示了一个单载波四态CVQKD与sub-Gbps的大都市区域内的关键速率。在演示的四态CVQKD使用本地本振，一个超低水平的过量噪声，并设计了一个高效的后处理设置，实际提取最终的安全密钥。因此，在5 km、10 km和25 km的传输距离上，使用线性信道假设安全分析方法实现的安全密钥速率分别为190.54 Mbps、137.76 Mbps和52.48 Mbps，使用半定规划安全分析方法实现的安全密钥速率分别为233.87 Mbps、133.6 Mbps和21.53 Mbps。这个破纪录的结果将先前的秘密密钥速率记录增加了一个数量级，这足以实现一次性密码本加密任务。我们的工作为未来安全宽带城域网和接入网中的高速率和大规模CVQKD部署指明了道路。
2021-11-18 quant-ph
Closing the gap of secure quantum key rate with the Heralded Pair-Coherent States
本文研究了量子密码协议中弱相干脉冲（WCP）和预言单光子源（HSPS）实现的量子密钥速率之间长期存在的差距。我们证明了，通过使用先驱对相干态（HPCS）光子源，这样的差距实际上可以填补在BB84和SARG量子密钥分发。这样，就得到了一个在每个传输距离上都能达到最佳密钥速率的通用光子源。
2008-07-11 quant-ph
QKD with finite resources: secret key rates via Rényi entropies
现实的量子密钥分发（QKD）协议必须处理有限的资源，例如双方交换的信号的数量。我们推导出一个界的秘密密钥速率表示为一个优化问题的Rényi熵。在集体攻击的假设下，窃听者，一个可计算的估计，我们的上限为六状态协议。与以前的结果相比，这种约束导致改进的关键速率。
2011-05-27 quant-ph
Tight Secure Key Rates for CV-QKD with 8PSK Modulation
我们使用最近的数值安全证明方法来计算紧安全的密钥速率在存在集体攻击的连续变量（CV）八状态相移键控（8PSK）协议与外差检测的渐近极限。的结果进行比较，可实现的安全密钥速率的QPSK协议获得相同的安全证明技术。此外，我们调查径向后选择的安全密钥速率的影响，并检查最近提出的策略，以减少四状态相移键控协议的纠错阶段的计算要求。基于我们的研究，我们提出了不同的策略，以减少8PSK协议的原始密钥显着，只有在一个略低的安全密钥速率的成本。这可以用来大大降低纠错阶段的计算工作量，这是许多实际实现中的已知瓶颈。
2021-07-25 quant-ph
Numerical finite-key analysis of quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）允许安全通信免受量子计算机的攻击。QKD协议通过在所涉及的远端方之间发送相当大但有限数量的量子信号来执行。然而，许多QKD实验使用渐近公式预测其可实现的密钥速率，该渐近公式假设传输无限数量的信号，部分原因是有限传输（和有限密钥长度）的QKD证明可能很困难。在这里，我们开发了一个强大的数值方法来计算量子密钥分发协议的密钥速率在有限密钥制度方面的两个新的半定规划（SDP）。第一种方法利用光滑最小熵与量子相对熵的关系，第二种方法利用光滑最小熵与量子保真度的关系。然后，我们使用凸优化求解器解决这些SDP，并获得了几种不同协议（如BB84，B92和双场QKD）的有限密钥速率的第一个数值计算。我们的数值方法民主化的可组合的安全性证明QKD协议，其中派生的密钥可以用作输入到另一个密码系统。
2019-11-18 quant-ph
Secret key rate of a continuous-variable quantum-key-distribution scheme when the detection process is inaccessible to eavesdroppers
针对高斯攻击的一般模型，提出了一种利用四相干态和后选择计算连续变量量子密钥分发方案密钥速率的方法.我们假设传输线和检测过程由一对高斯信道描述。在我们的分析中，虽然传输线上的损耗和噪声是由窃听者Eve引起的，Eve可以用无损和无噪声的光纤代替传输线，但她被假设无法进入检测过程。通过分离传输噪声和检测噪声，我们总是可以提取一个更大的密钥相比，所有的损失和噪声的情况下，由窃听者的干扰。对于给定的信道参数，可以用数值方法确定抵抗集体高斯攻击的渐近密钥速率。关键利率的改善结果是更显着的反向调节计划。
2018-10-25 quant-ph
Tight scaling of key rate for differential-phase-shift quantum key distribution
本文改进了DPS量子密钥分发协议的密钥率分析，证明其密钥率与信道传输率呈紧致标度关系，在脉冲数较大时可达到与诱骗态BB84协议相同的标度，兼具实现简单和高密钥生成率的双重优势。
2024-05-16 quant-ph
High-rate continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
我们报告的第一个实验的连续变量测量设备无关的量子密钥分发，使秘密密钥生成的符号速率为5 MBaud没有频率和光学相位锁定。这是通过使用基于偏振的90度光混合器和精心设计的DSP流水线的新中继结构来实现的。
2022-10-17 quant-ph
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。
2016-11-08 quant-ph
Structured Codes Improve the Bennett-Brassard-84 Quantum Key Rate
信息论和密码学的一个中心目标是找到满足各种限制和安全要求的最佳通信速率的简单特征。理想情况下，量子密钥分发（QKD）协议的最优密钥速率将由{ \em单字母公式}给出，该公式涉及对有效信道的单次使用的简单优化。我们探讨了这样一个公式的可能性，最简单和最广泛使用的QKD协议之一-Bennett-Bennett-84（BB84）与单向经典后处理。我们证明了一个严格的单字母密钥速率公式是错误的，揭示了对渐近好的私有码的深刻无知，并指出了量子密钥分配理论中不幸的复杂性。这些复杂性并非没有好处-随着复杂性的增加，密钥速率比以前认为的更好。我们将安全密钥生成的阈值从0.124的误码率提高到0.129。
2008-04-28 quant-ph
Approaching the Key Rate Limit in Continuous-Variable Quantum Key Distribution Network
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Huawei Technologies Co., Ltd.（华为技术有限公司）；Peking University（北京大学）
本文提出了一种多用户安全框架和协议，实现了连续变量量子密钥分发网络中理论上限的密钥率。
2025-07-06 quant-ph
Improved results for sending-or-not-sending twin-field quantun key distribution: breaking the absolute limit of repeaterless key rate
基于发送或不发送双场量子密钥分发（SNS TF-QKD）的结构和差错抑制的应用，提出了一种改进的SNS TF-QKD方法。并给出了误差剔除后剩余比特的比特翻转误差率的迭代公式。考虑到有限的关键效应，只有$10^{11}$总脉冲，我们表明，在这里的方法超过了无中继器的关键率的绝对限制，无论检测效率。并对不同协议进行了数值比较研究。结果表明，该方法在长距离和大噪声条件下，无论是渐近还是非渐近，都有较好的结果。应用de Finetti定理，我们给出了仅由奇校验事件产生的剩余比特的相位翻转错误率的迭代公式。这样，SNS协议的性能可以得到进一步的提高。
2020-03-09 quant-ph
Practical Scheme To Share A Secret Key Through An Up To 27.6% Bit Error Rate Quantum Channel
通过量子密钥分发在两个合作参与者之间共享的秘密密钥是安全的，可以抵抗物理定律允许的任何窃听攻击。然而，只有当由于窃听或不完善的设备而导致的量子信道错误率低时，才能建立这样的密钥。在这里，我报告了一个实用的量子密钥分发方案，利用自适应隐私放大过程与双向经典通信。然后，我证明了该方案产生一个秘密密钥时，误码率的量子信道是小于$0.5-0.1\sqrt{5} \approx 27.6%$，从而使它成为迄今为止已知的最抗错误的方案。
2002-11-11 quant-ph
Fast Single Photon Detectors and real-time Key Distillation: Enabling High Secret Key Rate QKD Systems
本文通过定制多像元超导纳米线单光子探测器和实时密钥蒸馏电子学，突破密钥率瓶颈，在2.5 GHz时间仓QKD系统中实现10 km距离64 Mbps、102.4 km距离3.0 Mbps的实时密钥生成。
2022-10-28 quant-ph
High Bit Rate Continuous-Variable Quantum Key Distribution
在这里，我们证明了一个实用的连续变量量子密钥分发（CVQKD）协议依赖于高斯调制的相干态的特点，不能实现与标准的量子比特离散变量（DV）QKD协议的密钥速率。值得注意的是，我们首次报告了一个实际的后处理，允许提取一个以上的位的秘密密钥每个通道使用。
2014-09-21 quant-ph
An Improved Asymptotic Key Rate Bound for a Mediated Semi-Quantum Key Distribution Protocol
半量子密钥分发（SQKD）协议允许在两个用户Alice和Bob之间建立秘密密钥，当两个用户中的一个（通常是Bob）本质上是受限的或“经典的”时。最近的研究表明，如果双方都使用量子服务器的服务，则协议在本质上是有限/经典的。这些协议被称为介导SQKD协议。然而，这个服务器是不可信的，事实上是对抗性的。本文重新考虑了一个中介SQKD协议，给出了它的无条件安全性的一个新证明，特别是在渐近情形下，给出了它的密钥速率的一个新下界。此外，我们证明了这个新的下限是对先前工作的改进，从而表明所讨论的协议可以容忍比以前认为的更高的错误率。
2015-09-16 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
Secure Key Rate of the BB84 Protocol using Finite Sample Bits
我们改进了Scarani和Renner所示的非渐近密钥速率，提出了几种方法来构造比他们所示的更紧的相位误差率的保守置信区间。此外，我们表明，准确的信道估计方法的非渐近增加的幅度阻尼信道以及渐近的情况下，在BB84协议的关键速率。
2010-10-15 quant-ph
Overcoming the rate-distance limit of device-independent quantum key distribution
设备无关的量子密钥分发（DIQKD）利用贝尔不等式的违反来提取安全密钥，即使用户的设备是不可信的。目前，所有DIQKD协议都受到密钥容量限制的影响，即，密钥速率与两个用户的透射率成线性比例。在这里，我们提出了一个预示DIQKD方案的基础上纠缠相干态，以提高纠缠率，长距离纠缠是由单光子型干涉。我们的方案的密钥速率可以显着优于传统的双光子型贝尔态测量方案，更重要的是，超过了上述的容量限制。因此，我们的协议是实现DIQKD的重要一步，并可能成为未来量子互联网中纠缠交换的一个有前途的候选方案。
2021-04-02 quant-ph
Megabits secure key rate quantum key distribution
量子密码学（quantum cryptography，QC）基于量子力学的基本原理，可以在被授权的两方之间提供无条件的安全通信。然而，不完善的实际条件限制了它的传输距离和通信速度。本文采用上转换辅助的混合光子探测器（HPD）实现了差分相移（DPS）量子密钥分发（QKD），在10 km的光纤上实现了1.3 M比特/秒的安全密钥速率，能够抵抗光子数分裂（PNS）攻击、对单个光子的一般集体攻击以及任何其他已知的顺序无二义性状态鉴别（USD）攻击。
2008-09-23 quant-ph
Parameter Optimization of Rate-Adaptive Continuous-Variable Quantum Key Distribution Systems
本研究提出速率自适应CV-QKD系统的参数优化方法，将SKR提升最高15%，单个信息协商配置可支持最远112 km的密钥生成，实现统一协商系统，助力CV-QKD商业化。
2024-08-16 quant-ph
High key rate quantum conference key agreement with unconditional security
量子密码学是未来量子互联网的主要组成部分，它承诺各种安全通信任务。量子会议密钥协商（CKA）是量子密码学中的一个重要的密码原语，它同时为多个用户提供会议密钥。然而，由于会议密钥速率较低，量子CKA目前还远未实现实际应用。在这里，我们提出了一个量子CKA协议的三个用户的信息论安全。我们的协议只需要相位随机化弱相干源和阈值单光子探测器，预计将在现有技术下进行超过600公里的实验验证。我们的方案可以在即将到来的大规模量子网络中广泛实现。
2021-09-22 quant-ph
Computing secure key rates for quantum key distribution with untrusted devices
设备无关的量子密钥分发（DIQKD）提供了最强形式的安全密钥交换，仅使用设备的输入-输出统计来实现信息理论安全。虽然DIQKD的基本安全原则现在已经得到了很好的理解，但要为高级DIQKD协议推导出可靠和健壮的安全边界仍然是一个技术挑战，这些安全边界超越了以前基于违反CHSH不等式的结果。在这项工作中，我们提出了一个框架的基础上半定规划，给出了可靠的下界的渐近密钥速率的任何QKD协议使用不可信的设备。特别是，我们的方法原则上可以用来找到可实现的秘密密钥速率的任何DIQKD协议，基于全输入输出概率分布或任何选择的贝尔不等式。我们的方法也扩展到其他DI加密任务。
2021-11-03 quant-ph
Numerical Calculations of Finite Key Rate for General Quantum Key Distribution Protocols
量子密钥分发（QKD）的有限密钥分析是实现QKD的重要工具。虽然在有限密钥分析的框架上已经做了很多工作，但对单个协议的应用通常依赖于特定协议是简单的或高度对称的，以及在小的有限维希尔伯特空间中表示。在这项工作中，我们扩展我们现有的可靠的，高效的，紧密的，通用的数值方法计算设备相关的QKD协议在有限维希尔伯特空间的渐近密钥速率有限密钥制度使用的安全分析框架Renner。我们解释了这种扩展如何保持渐近方法的可靠性，效率和紧密性。然后，我们探索一些例子，这些例子说明了我们方法的通用性以及框架内参数估计和数据处理的重要性。
2021-03-24 quant-ph
High-rate discrete-modulated continuous-variable quantum key distribution with composable security
本研究提出采用概率整形16QAM调制协议与半定规划的离散调制连续变量量子密钥分发系统，结合精密数字信号处理降噪，在25公里光纤下实现18.93 Mbps可组合安全密钥率，性能较此前提升超一个数量级，为城域量子网络部署提供方案。
2025-03-19 quant-ph
Secret key rates for coherent attacks
我们开发了一种新的方法来量化的密钥速率的置换不变协议的一致性攻击和有限的资源。该方法通过张量积状态的光滑最小熵来界定置换不变状态的光滑最小熵，将相干攻击的密钥速率计算简化为集体攻击的密钥速率计算.结果的比较，众所周知的后选择技术的BB84和六态协议显示了这种方法的高度相关性。由于我们对相干攻击的秘密密钥速率的计算强烈依赖于处理集体攻击的方式，因此在分析集体攻击方面的预期进展将立即导致我们的策略的进展。
2012-06-30 quant-ph
High-rate discrete-modulated continuous-variable quantum key distribution with composable security
针对可组合安全高速连续变量量子密钥分发难题，本文采用概率成形16QAM、半定规划安全证明与精确数字量子信号处理，在25 km光纤上实现18.93 Mbps密钥速率。
2025-03-14 quant-ph
Quantum key distribution surpassing the repeaterless rate-transmittance bound without global phase locking
量子密钥分发--基于量子物理学建立信息理论上安全的密钥--主要受到其实际性能的限制，其特征在于密钥速率对信道透射率$R(η)$的依赖性。最近，已经提出了基于单光子干涉的方案，通过克服与干涉仪绑定的点对点密钥容量来提高对$R=O(\sqrtη)$的密钥速率。不幸的是，所有这些方案都需要具有挑战性的全局相位锁定来实现稳定的长臂单光子干涉仪，其精度在数百公里长的光纤上约为100 nm。针对这一问题，提出了一种与测量设备无关的模式配对量子密钥分发方案，该方案在数据后处理过程中确定编码密钥位和基.该方案利用传统的二阶干涉，在局部相位波动较小的情况下，无需全局相位锁定，就能获得$R=O(\sqrtη)$的密钥速率。我们希望这种高性能的计划是现成的光学设备，以实现。
2022-01-30 quant-ph
High rate, long-distance quantum key distribution over 250km of ultra low loss fibres
我们提出了一个全自动的量子密钥分发原型运行在625 MHz的时钟频率。利用超低损耗光纤和低噪声超导探测器，我们可以在100公里内每秒分发6,000个秘密比特，在250公里内每秒分发15个比特。
2009-03-23 quant-ph
Device-independent secret-key-rate analysis for quantum repeaters
设备无关的量子密钥分发（QKD）方法的目标是在两个或多个具有不可信设备的参与方之间建立秘密密钥，可能处于量子对手的完全控制之下。QKD协议的性能可以通过密钥速率来量化，密钥速率可以通过在具有不可信设备的设置中违反适当的贝尔不等式来下界。我们研究了不同量子中继器设置的设备无关场景中的密钥速率，并将其与设备相关模拟进行比较。正在考虑的量子中继器设置是Briegel等人的原始协议和van Loock等人的混合量子中继器协议。对于给定的中继器方案和给定的QKD协议，密钥速率取决于各种参数，例如门质量或检测器效率。我们系统地分析了这些参数的影响，并提出了优化策略。
2018-01-31 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Rateless Reconciliation Protocol
信息协调是连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的关键，它的性能直接影响密钥速率和最大安全传输距离。固定速率纠错码限制了CV-QKD的潜在应用，因为难以针对不同的低SNR优化此类码。在本文中，我们提出了一个无比率和解协议相结合的多维计划与Raptor码，不仅保持了无比率的性质，但也实现了高效率，在不同的信噪比使用一个度分布。该方法大大降低了优化的复杂性，提高了系统的鲁棒性。使用该协议，CV-QKD系统可以工作在最佳的调制方差，使密钥速率最大化。仿真结果表明，在信噪比-20 dB ~ 0 dB范围内，该协议的协调效率可达95%以上。在一定距离范围内的任意距离上都能获得较高的密钥速率，最大距离为132 km时的密钥速率约为5 × 10^（-4）bits/pulse（对应的信噪比为-20 dB），高于以往的工作。该协议能够在较宽的信噪比范围内保持高效的密钥提取，为CV-QKD系统在灵活的应用场景中的实际应用铺平了道路。
2019-11-08 quant-ph
Quantum key distribution rates from semidefinite programming
针对量子密钥分发中密钥速率计算难题，基于收敛于条件von Neumann熵的半定规划（SDP）层级，提出一种适用于表征设备场景的高效、易用SDP层级算法，有效计算渐近密钥速率并提升高维协议与实验数据处理的性能。
2023-05-22 quant-ph
Quantum key distribution over a 2 km free-space channel with a high secure key rate
Agency for Defense Development（国防开发厅）
研究在2公里自由空间信道上进行量子密钥分发，采用基于快速转向镜和位置敏感探测器配置的有源光束漂移校正，实现了约3.3%量子误码率下164.8kbps的安全密钥率，为现实湍流环境部署高速率长距离自由空间量子通信提供框架。
2026-10-19 quant-ph
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。
2018-06-13 quant-ph
Efficient rate-adaptive reconciliation for continuous-variable quantum key distribution
信息协调协议对连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统的密钥速率和最大传输距离有重要影响。提出了一种适用于时变量子信道的CV-QKD系统的速率自适应协调协议。该协议通过打孔（提高码率）和缩短（降低码率）技术改变多边型低密度奇偶校验码的码率，扩大可纠正的信噪比范围，从而提高了整体协调效率。我们验证了我们的速率自适应和解协议与三个典型的码率，即，在不同的信噪比下，当码率矩阵为0.1、0.05和0.02时，协调效率分别为93.5%、95.4%和96.4%，这表明单码率矩阵具有实现高性能CV-QKD系统的潜力。
2018-04-11 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
Single-emitter quantum key distribution over 175 km of fiber with optimised finite key rates
利用频率转换至电信波长的量子点单光子发射器，在175 km光纤上实现正密钥率，并通过乘法切尔诺夫界优化有限密钥分析，将所需接收信号数降低10^8倍，在100 km处实现13 kbps有限密钥率。
2022-09-07 quant-ph
Upper bounds on device-independent quantum key distribution rates in static and dynamic scenarios
在这项工作中，我们开发了设备无关的量子密钥分发（DI-QKD）协议和设备的密钥速率的上限。我们研究了约化的cc-压缩纠缠，证明了它是一个凸泛函。因此，我们表明，目前已知的边界的凸包是一个更严格的上限上的标准CHSH为基础的协议的设备无关的密钥速率。我们还提供了更严格的界限，DI-QKD密钥速率可实现的任何协议应用于CHSH为基础的设备。这个界限是基于减少相对熵的纠缠优化分解成本地和非本地部分。在量子信道的动态情形下，我们得到了基于CHSH协议的设备无关私有容量的上界。我们表明，设备独立的私有容量的CHSH为基础的协议去极化和擦除信道的秘密密钥容量的移相信道是有限的。
2021-07-13 quant-ph
Numerical Method for Finite-size Security Analysis of Quantum Key Distribution
本文提出一种无需渐近极限和集体攻击假设的数值有限尺寸安全性分析方法，可适用于一般QKD协议，并通过相位匹配QKD协议示例证明其有限尺寸密钥率能在现实通信时间内超越线性密钥率界限。
2021-11-16 quant-ph
Floodlight Quantum Key Distribution: A Practical Route to Gbps Secret-Key Rates
在长距离传输中产生的信道损耗给量子密钥分发（QKD）系统带来了巨大的负担：它们必须击败被动窃听者，后者检测到量子信道中丢失的所有光，并且这样做不会干扰到达预定目的地的光。具有最高长距离密钥速率的当前QKD实现通过每比特传输不超过一个光子来满足这一挑战[Opt. Express 21，24550-24565（2013）]。因此，它不能实现大数据文件的一次性密码本加密所需的Gbps密钥速率，除非采用不切实际的大量复用。我们引入泛光QKD（FL-QKD），其在量子信道上泛洪，其中每个比特具有分布在更大数量的光学模式上的高数量的光子。FL-QKD通过每个模式传输少于一个光子并使用光子符合信道监控来提供针对最佳频域集体攻击的安全性，并且它完全不受被动窃听的影响。更重要的是，FL-QKD能够在50 km光纤链路上实现2Gbps的密钥速率，而无需任何复用，使用可用的设备，即，不需要开发新技术。FL-QKD凭借其前所未有的密钥效率实现了这一非凡的密钥速率，以每通道使用的比特数为单位，超过了最先进的系统两个数量级。
2016-07-07 quant-ph
Finding and breaking the realistic rate-distance limit of continuous variable quantum key distribution
本文研究连续变量量子密钥分发的速率-距离极限，揭示Bob端过量噪声及其计算方法的限制作用，并提出基于纯过量噪声的密钥率计算方法以突破现实极限。
2018-09-04 quant-ph
