Experimental Demonstration of Passive-Decoy-State Quantum-Key-Distribution with Two Independent Lasers
利用相位随机化弱相干源,诱骗态方法可以有效地提高量子密钥分发(QKD)的性能。虽然有源调制的源强度是有效的,并已在许多实验中实现,被动准备的诱饵状态也是一个重要的除了家庭的诱饵状态量子密钥分发协议。本文根据Curty \emph{et al.} [PRA,81,022310(2010)]的理论,利用线性光学系统和阈值单光子探测器,实现了相位编码无源诱饵态量子密钥分配。在实验中,我们实现了两个自制的独立的脉冲激光器,具有可见性的洪-欧-曼德尔干涉$0.53(\pm 0.003)$,并用于被动产生不同的诱饵状态。最后,在Alice和Bob之间使用10 km商用光纤,得到密钥速率$1.5\times 10^{-5}$ /脉冲。
2016-09-09 quant-ph
Kostant relation in filtered randomized benchmarking for passive bosonic devices
Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences(斯洛伐克科学院物理研究所)
本文通过引入两种过滤函数减少玻色子随机基准测试的计算成本,利用特征标和不可约特征标避免计算克莱布施-戈尔丹系数,降低方差并提高效率,通过数值证据展示弱相干态和强度测量可获得接近无损耗或增益的估计结果。
2026-04-10 quant-ph
A practical transmitter device for passive state BB84 quantum key distribution
针对制备-测量型QKD系统发射端复杂度高、成本高且易受侧信道攻击的问题,提出全被动态制备方案,将态制备与QRNG整合,用增益开关激光二极管的脉冲作量子比特,简化发射端结构,经10公里光纤实验验证密钥率达110比特/秒,可满足城域“最后一公里”部署需求,推动QKD普及。
2024-05-14 quant-ph
Measurement device-independent quantum key distribution with passive, time-dependent source side-channels
虽然测量设备无关(MDI)量子密钥分发(QKD)允许两个可信方从远处建立共享密钥,而无需信任中央检测节点,但它们的量子源必须具有良好的特征,源处的侧信道对协议的安全性构成最大的漏洞。在本文中,我们确定了一个时间依赖的侧通道,在共同的偏振为基础的QKD源,采用法拉第镜相位稳定。我们应用最近开发的数值证明技术[Phys. Rev. A 99,062332(2019)]来量化密钥速率对侧信道量子光学模型的敏感性,并制定减轻信息泄漏的策略。特别是,我们发现MDI三态和BB84协议,虽然在理想条件下产生相同的密钥速率,但在存在侧信道的情况下具有不同的结果,BB84证明更有利。虽然我们只考虑一个有代表性的案例,我们希望开发的策略和关键率分析方法,可广泛适用于其他泄漏源。
2021-08-19 quant-ph
Fully-Passive Quantum Key Distribution
本研究突破无源QKD方案中诱骗态生成与编码无法同时线性光学实现的限制,提出全无源QKD光源,可生成任意量子比特态且协议无关,能结合多种协议构建无侧信道系统。
2022-07-13 quant-ph
Passive microwave circulation on a superconducting chip
针对超导量子电路中微波环形器体积庞大难以集成的问题,研究人员在超导芯片上实现了由三个隧道耦合超导岛构成、仅需直流控制的无源片上微波环形器,测得其具备良好的非互易散射性能与200 MHz带宽。
2023-08-28 quant-ph
Linear Optical Quantum Computation with Frequency-Comb Qubits and Passive Devices
本研究提出一种基于时频自由度、用单光子频率梳编码量子比特的无源线性光学量子计算方案,无需有源器件且抗时频误差,现有技术近可满足容错计算要求。
2023-06-10 physics.optics quant-ph
Fully passive reference frame independent quantum key distribution
本文提出一种全被动参考系无关量子密钥分发协议,通过完全避免主动调制抑制侧信道漏洞,并优化后选择与强度,在理想和实际条件下分别达到理想QKD密钥率50%以上及167/136公里通信距离。
2025-04-22 quant-ph
Suspended gallium arsenide platform for building large scale photonic integrated circuits: Passive devices
硅基光子集成电路(PIC)在过去十年中取得的巨大成功自然引出了一个问题,即类似的制造过程是否可以应用于具有更理想光学特性的其他材料平台。在这项工作中,我们展示了个人的无源元件(光栅耦合器,波导,多模干涉仪和环形谐振器)必要的大规模集成电路中建立悬浮砷化镓(GaAs)。在悬浮GaAs中实现PIC是在具有严格器件约束的领域实现最佳系统性能的可行途径,例如用于艾级系统的节能收发器、集成电光梳状激光器、集成量子光子学、低温光子学和机电导波声光。
2019-12-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Passive and Self-Characterizing Cross-Encoded Receiver for Reference-Frame-Independent Quantum Key Distribution
本文提出一种时间仓编码RFI-QKD全无源接收器,利用时间仓—偏振转换与量子探测器自表征获取实际POVM,并通过原理验证实验证实其可行性与安全性提升。
2024-08-30 quant-ph
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。
2014-01-18 quant-ph
Fully passive quantum random number generation with untrusted light
本文提出一种无需可信光源且不要求理想平衡分束器的源设备无关量子随机数生成协议,在宽分束比范围内实现0.347 Gbps实时生成速率,并验证了其抗攻击能力与自测试特性。
2025-05-01 quant-ph
Optimal antibunching in passive photonic devices based on coupled nonlinear resonators
我们建议使用弱非线性被动材料的集成量子光子学的应用前景。结果表明,在光子晶体谐振腔中,电磁场对光子晶体非线性的强烈增强,仅利用两个耦合模的量子干涉和共振相干驱动下的光子阻塞效应,就能产生单光子.对于最先进的微腔中的实际系统参数,这种单光子源的效率的理论特征在于通过在零时间延迟的二阶关联函数作为主要的品质因数,其中的主要来源的损失和退相干被考虑在一个标准的主方程处理。这些结果可以刺激基于非共振材料介质的集成量子光子器件的实现,与当前的半导体技术完全可集成,并匹配相关的电信波段工作波长,作为基于腔QED的单光子非线性器件的替代方案。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fully Passive Quantum Conference Key Agreement
University of Hong Kong(香港大学);Nara Institute of Science and Technology(奈良先端科学技术大学院大学)
本文提出一种基于干涉的完全被动量子会议密钥协议,提高了多用户通信的安全性,同时保持高密钥率性能。
2026-11-06 quant-ph
Photon Sorting, Efficient Bell Measurements and a Deterministic CZ Gate using a Passive Two-level Nonlinearity
虽然近年来实验上可用的光学非线性的强度已经迅速增加,但是使用这种非线性来产生有用的量子器件(例如有效的光学贝尔态分析器或通用量子光闸)仍然存在重大挑战。在这里,我们描述了一种新的方法,避免了目前的限制,通过结合强非线性与积极的高斯运算在有效的协议贝尔状态分析仪和控制符号门。
2015-02-15 quant-ph
Fully passive entanglement based quantum key distribution scheme
在基于纠缠的量子密钥分发(QKD)系统中,通常可以利用无源光器件实现纠缠光子对的产生和测量基的随机选择。然而,辅助随机数对于进行隐私放大过程仍然是强制性的。本文提出了一种基于量子纠缠的全被动量子密钥分配方案,该方案从测量基失配的纠缠光子对的探测事件中提取用于隐私放大的认证随机比特。这些随机比特的隐私性可以通过估计筛选密钥中的相位误差率来证明。从测量基失配光子中提取认证随机数的思想可以扩展到所有实际的QKD方案。
2021-11-05 quant-ph
Experimental demonstration of fully passive quantum key distribution
本文实验演示了一种全被动时间仓编码QKD系统,首次成功实现无调制器QKD链路,在有限密钥机制下可提供具有竞争力的安全密钥率。
2023-08-07 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
Proof-of-Principle Demonstration of Fully-Passive Quantum Key Distribution
本研究通过增益开关与后选择技术,在三种信道损耗下实验验证了全被动偏振编码量子密钥分发的可行性,消除了有源调制带来的侧信道风险。
2023-05-09 quant-ph
Passive sources for the Bennett-Brassard 1984 quantum key distribution protocol with practical signals
大多数量子密钥分发的实验实现都是基于Bennett-Schmidard 1984(所谓的BB84)协议。在该方案的典型光学实现中,发送器使用有源源来产生所需的BB84信号状态。虽然BB84信号的主动状态准备在原理上是简单而优雅的解决方案,但在实践中,被动状态准备在某些情况下可能是期望的,例如,在以高传输速率操作的那些实验设置中。被动方案也可能比主动源更鲁棒地抵抗侧信道攻击。典型的无源器件涉及参数下变频。在本文中,我们表明,相干光和实际的单光子源也适用于被动产生BB84信号态。我们的方法不需要任何外部驱动元件,而只需要线性光学元件和光电探测器。在相干光的情况下,所得到的密钥速率类似于由有源源提供的密钥速率。然而,当发送器使用实际的单光子源时,被动发射器覆盖的距离可能比主动配置的距离长。
2010-09-20 quant-ph
Engineering multiphoton states for linear optics computation
通过线性光学元件实现的变换允许仅在受限于多模Fock空间的单光子子空间时生成整个酉群。在本文中,我们解决了更普遍的问题,编码量子信息的多光子态,并详细阐述了它通过辅助扩展,线性光学无源器件和光电探测。我们的方案源于线性光学无源器件物理学基础的数学结构。特别是,我们分析了一个经济的过程,用于映射到任意的2-光子2-模式状态的基准2-光子2-模式状态使用辅助资源和线性光学无源N-端口辅助后选择。我们发现,增加一个辅助模式就足以产生任何所需的目标状态。在后选择不完美的光电探测的影响被认为是成功概率和保真度之间的一个简单的权衡。
2006-05-31 quant-ph
Passive realism in the presence of open system dynamics
Hainan University(海南大学);Hainan International Exchange Center for Theoretical Physics(海南理论物理交流中心)
本文提出被动实在论概念,证明在开放系统动力学下,除非初始态最大混合或信道为丢弃-制备型,否则必然存在违反NSIT的测量,表明环境无法完全抹去测量痕迹。
2026-10-01 quant-ph
Optimal squeezing and entanglement from noisy Gaussian operations
我们调查的创建挤压通过受噪音和损失的操作,并要求最佳使用这些设备时,辅以无声的被动操作。无论是单一的和重复使用的设备进行了优化分析,它被证明,在后一种情况下,压缩指数收敛到其渐近最佳,我们明确确定。对于多次迭代的情况下,我们表明,最佳可以实现固定的中间被动操作。最后,我们将结果与纠缠的产生联系起来,并推导出在所考虑的情况下可实现的最大双模纠缠。
2006-03-23 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
Nonreciprocity realized with quantum nonlinearity
非互易器件是信号路由和噪声隔离的关键元件。量子技术的快速发展推动了对新一代小型化和低损耗非互易元件的需求。在这里,我们使用一对可调超导人工原子在一维波导实验实现了一个最小的被动非互易器件。利用人工原子的量子非线性行为,我们实现了在很宽的功率范围内通过波导的非互易传输。我们的结果是一致的理论模型表明,nonreciprocities是与人口的两个量子比特非局域纠缠准暗态,不对称地响应从相反方向的入射场。我们的实验突出了量子关联在实现非互易行为中的作用,并为构建无磁场的无源量子非互易器件开辟了道路。
2018-06-08 quant-ph
Passive superconducting circulator on a chip
与超导器件兼容的片上微波环行器是实现超导电路放大的关键。以前在芯片上集成环行器的方法要么涉及需要额外微波线的外部驱动,要么涉及会损害超导性的强磁场。在这里,我们报告的第一个证明的原理实现的无源片上环行器,这是由一个超导回路中断三个概念上相同的约瑟夫森结,并调整只有直流控制领域。我们的实验结果表明,非互易散射的证据,并与理论模拟的良好协议。我们还提出了一个详细的分析,在我们的设备中使用隐马尔可夫模型的准粒子隧穿。通过减少结的不对称性,并利用已知的方法来保护准粒子,我们预计约瑟夫森环环行器将成为无处不在的超导电路。
2022-09-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
High-dimensional Frequency-Encoded Quantum Information Processing with Passive Photonics and Time-Resolving Detection
在这封信中,我们提出了一种新的方法来处理光子频域中编码的高维量子信息。与以前基于非线性光学过程的方法相比,不需要主动控制光子能量。利用无源光路和时间分辨探测,可以实现任意幺正变换和投影测量。给出了一种任意尺寸量子频率梳的系统电路设计。导出了验证量子频率关联的判据。通过考虑探测器有限响应时间的实际条件,我们表明,高保真操作可以很容易地实现与当前的设备性能。这项工作将为基于高维频率编码的可扩展和高保真量子信息处理铺平道路。
2020-07-14 physics.optics quant-ph