Fully Passive Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
本文将完全被动源与 MDI-QKD 结合,同时消除源调制器和探测器侧信道,通过数值仿真验证其可获得可接受密钥率,并提出提升筛选效率的新思路。
2023-12-06 quant-ph
Passive continuous variable quantum key distribution
被动量子密钥分发(QKD)是一种用于离散变量协议的无源量子密钥分发方案。然而,被动DV-QKD协议的密钥速率存在筛选损失和额外的量子误差。在这项工作中,我们提出了被动连续变量量子密钥分发的一般框架。令人惊讶的是,我们发现,被动源是一个完美的候选人离散调制连续变量量子密钥分发(DMCV QKD)协议。利用相空间重映射方案,我们证明了被动DMCV QKD提供了与主动DMCV QKD相同的密钥速率。考虑到消除了困扰有源量子密钥分发的侧通道的重要优势,被动DMCV量子密钥分发是一个有前途的替代方案。此外,我们的协议使系统更简单,允许调制器自由的量子密钥分发。最后,我们对被动DMCV QKD源进行了实验表征,从而展示了其实用性。
2022-12-04 quant-ph
Large Spin Entangled Current from a Passive Device
我们证明了一个很简单的无源器件可以产生很大的纠缠电流:一个三个谐振量子点的集群,隧道耦合到一个输入引线和两个输出引线。当几乎所有发射的电子都在贝尔态配对时,该设备可以在“干净”模式下工作,或者在发射率高得多但有相当一部分非纠缠电子的“脏”模式下工作。随后的电荷检测可以通过识别最有可能纠缠的对来增强性能。该设备是鲁棒的系统参数的具体选择,因此适合于立即实验演示。应用包括量子中继器和无条件安全接口。
2008-08-25 quant-ph
Quantum secure direct communication based on fully passive source
针对主动调制引入侧信道的安全隐患,提出基于全被动光源的QSDC协议,通过被动调制量子态和诱骗态强度增强抵御侧信道攻击的鲁棒性,最大通信距离达16.875 km。
2025-06-27 quant-ph
Entanglement generation and degradation by passive optical devices
研究了损耗对连续变量纠缠光的干涉产生和传输的影响,重点研究了高斯态。基于吸收介质器件的量子态变换理论,利用相对熵测度对纠缠量进行了量化。计算了纠缠的上界和到可分高斯态集合的距离。与距离测度相比,该界可以大大高估纠缠度。特别是,它们没有显示出纠缠随着平均光子数的增加而急剧减少,就像距离测量一样。
2001-03-30 quant-ph
Operating a passive on-chip superconducting circulator: device control and quasiparticle effects
微波环行器在基于超导电路的量子技术中起着重要的作用。传统的循环器设计采用铁氧体材料,体积庞大,并涉及强磁场,使其不适合集成在超导芯片上。片上超导环行器的一个很有前途的设计是基于无源约瑟夫森结环。在本文中,我们考虑这样的设备的两个操作问题:电路调谐和准粒子隧穿的影响。我们使用绝热消去法计算散射矩阵,并推导出实现最佳循环的参数约束。然后,我们数值优化的环行器的性能在整个外部控制参数,包括栅极电压和磁通偏置,证明这种多维优化收敛迅速,找到最佳的工作点。我们还考虑了准粒子隧穿的可能性,在循环器环和它如何影响信号循环。我们的研究结果形成的基础上,实际操作的被动片上超导环行器制成的环的约瑟夫森结。
2021-12-24 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
Dissipation in passive non-reciprocal microwave devices
本文研究含耗散的电容耦合无源非互易微波器件,建立考虑材料完整交流动力学的解析框架,提出小耗散下仍准确的等效电路模型,并发现可用于动态调控非互易性的反向传播特征。
2025-08-31 cond-mat.mes-hall 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
High-Performance Fully Passive Discrete-State Continuous-Variable Quantum Key Distribution With Local Local Oscillator
Shanxi University(山西大学);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute(香港应用科技研究院);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院)
本文提出一种全被动离散态连续变量量子密钥分发系统,利用本地本地振荡器消除所有光源侧调制器侧通道,实现100公里传输距离和127kbps密钥速率。
2025-07-31 quant-ph
Finite-key security of passive quantum key distribution
本文为完全被动诱骗态BB84协议提供有限密钥安全界,证明其密钥率接近完美参数估计极限,与主动方法相差不到一个数量级,展示了被动QKD的实用性。
2023-08-04 quant-ph
Tripartite entanglement detection through tripartite quantum steering in one-sided and two-sided device-independent scenarios
在目前的工作中,我们研究了在两种类型的部分设备无关的情况下,由每一侧的两个局部二分测量产生的量子关联的三方量子操纵:$1$侧设备独立场景,其中一方执行不可信测量,而其他两方执行可信测量,以及$2$侧设备独立场景,独立场景,其中一方执行可信测量,而其他两方执行不可信测量。我们证明了三方转向在$2$侧设备无关的情况下是弱于三方转向在$1$侧设备无关的情况下,通过使用两个家庭的量子相关。也就是说,这两个家庭的量子关联在$2$侧设备无关的框架检测三方纠缠通过三方转向为一个更大的区域比在$1$侧设备无关的框架。结果表明,在$2$ -sideddevice-independent场景中,三重转向意味着$2\times 2 \times 2$量子系统中存在真正的三重纠缠,即使关联并不表现出真正的非定域性或真正的转向.
2018-07-18 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
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
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
A fully passive transmitter for decoy-state quantum key distribution
本文简化了被动诱骗态QKD发射机原型,采用新方法进行BB84偏振编码和诱骗态生成,并提出严密安全性分析,以消除先前方案中的不必要假设和后选择步骤。
2023-11-02 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
Experimental Passive Decoy-State Quantum Key Distribution
在实际的量子密钥分发系统中,诱饵态方法被广泛应用于通过改变强度来用真实的光源代替理想的单光子源。无源诱偏态方法在参量下转换光子源中引入诱偏态,代替了有源调制,减少了诱偏态制备过程中的边信道信息泄漏,提高了安全性。采用低暗计数上转换单光子探测器,在50公里长的光纤上实验验证了被动诱饵态方法,并获得了约100 bit/s的密钥速率。我们的结果表明,被动诱饵态源是未来量子通信实现的一个实际候选者。
2014-06-20 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
Finite-key security analysis of the decoy-state BB84 QKD with passive measurement
本文提出有限密钥下基于被动测量的诱骗态BB84 QKD协议的安全性证明,推导出闭合形式的秘密密钥率公式,并通过模拟验证被动测量不影响密钥生成效率。
2025-11-26 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 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
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
Detecting faked continuous variable entanglement using one-sided device-independent entanglement witnesses
我们证明了单边设备无关连续变量(CV)量子信息的原理。在不信任的情况下,我们通过制定如何使用标准的CV纠缠标准可以误导查理认为爱丽丝和鲍勃共享纠缠,当数据实际上是经典地使用基于维格纳函数的本地隐藏变量理论生成的。我们区分的标准,证明CV纠缠,并证明CV爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)转向悖论的标准。我们表明,后者,而不是前者,必然是片面的设备独立的纠缠证人,并可以被查理用来表示真正的EPR纠缠,如果他只信任爱丽丝。一夫一妻制的EPR转向悖论的结果证实了在这种情况下的共享振幅值的安全性。
2014-05-06 quant-ph
Fully-Passive Twin-Field Quantum Key Distribution
University of Calgary(卡尔加里大学);University of Hong Kong(香港大学);University of Toronto(多伦多大学);Centre for Quantum Information and Quantum Control (CQIQC)(量子信息与量子控制中心)
本文提出一种全被动双场量子密钥分发协议,通过后处理实现基选择、诱骗态准备和编码,消除源调制器和探测器的潜在侧信道,保持高密钥率优势,提升实现安全性和性能。
2026-03-24 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
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 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
Discrete-phase-randomized measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发消除了量子密码中所有的检测器端攻击,同时使安全距离增加了一倍。然而,源端仍然容易受到各种攻击。特别是,源侧的连续相位随机化假设通常在实验实现中不满足,并且可能潜在地打开漏洞。在这项工作中,我们首先表明,确实存在漏洞的测量设备无关的量子密钥分发通过提供一个具体的攻击不完美的相位随机化。然后,我们提出了一个离散相位随机测量设备无关的量子密钥分发协议作为解决方案,以关闭这个源端漏洞。
2020-06-22 quant-ph
Operational simultaneous correlations in complementary bases of bipartite states via one-sided semi-device-independent steering
本文利用单侧半设备无关量子导引,为二分态互无偏基中的操作同时关联提供可操作的量化与分类,并通过量子导引椭球给出几何可视化。
2025-05-22 quant-ph
One-sided Device-independent Self-testing of any Pure Two-qubit Entangled State
基于控制不等式,研究了任意纯纠缠双量子比特态的$1$边设备无关自检测问题,证明了量子控制的存在。特别是,我们注意到,在$2-2-2$转向场景中(涉及$2$各方,每一方的$2$测量设置,每个测量设置的$2$结果),细粒度转向不等式的最大违反可以用来见证某些极端的可转向相关性,这证明了所有纯的两量子比特纠缠态。我们证明了利用相互可预测性构造的一个量的转向或非零值的类似CHSH不等式的破坏以及细粒度转向不等式的最大破坏可以用于以$1$侧设备无关的方式自测试任何纯纠缠双量子比特态。
2018-08-02 quant-ph
Encoding-side-channel-free and measurement-device-independent quantum key distribution
我们提出了一个简单的协议,其中Alice和Bob只需要发送一个相干状态或不发送一个相干状态给Charlie。没有基地切换。我们表明,该协议是编码状态侧信道自由的源部分和测量设备无关。我们不必精确地控制光脉冲的整个空间状态,这在实践中是不可能的任务。该方案不受光子频谱、发射时间、传播方向、空间角动量等编码状态不完备性的影响,数值模拟表明,在给定$20\%$单光子干涉错位误差率的情况下,该方案可以在200 km以上的距离上实现无侧信道的量子密钥分发.
2018-11-03 quant-ph
Experimental demonstration of one-sided device-independent self-testing of any pure two-qubit entangled state
我们基于细粒度操纵不等式演示了任何纯纠缠双量子比特态的单侧设备独立自测试。细粒度操纵不等式的最大破坏可以用来证明某些可操纵的相关性,从而证明所有的纯两量子比特纠缠态。我们的实验结果确定了哪个特定的纯两量子比特纠缠态已经过自我测试,以及哪些测量算子用于不可信侧。此外,我们解析推导出我们的协议的鲁棒性界,使我们随后的实验验证的鲁棒性,通过状态层析成像。最后,我们确保在实验中保持必要的无信号约束。
2020-01-28 quant-ph
Asymmetric One-Sided Semi-Device-Independent Steerability of Quantum Discordant States
本文证明双向非零量子失谐并非超不可导引性的必要条件,并在单向量子失谐态中展示了超不可导引性,进而表明单向可导引性可在非超局域态中以单边半设备无关方式出现。
2023-10-18 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
Readout of quantum devices with a sideband microwave interferometer immune to systematic noise
微波测量的准确性不仅对电信和雷达应用至关重要,而且对未来的量子计算机也至关重要。诸如超导量子比特或自旋量子比特之类的量子比特技术需要检测微小的信号,通常通过将微波音调反射离开耦合到量子比特的谐振器来实现。来自布线和放大的噪声,例如来自温度变化的噪声,可能对读出保真度有害。提出了一种基于载波信号的两个一阶边带产生的微波音调的差分测量来检测被测器件的相位和幅度变化的方法。两个微波音调通过同一电缆发送到被测设备,该设备对一个边带显示窄带响应,而另一个不受影响。反射的边带受到载波下变频的干扰。通过选择边带的幅度和相位,可以实现对公共幅度或公共相位噪声的抑制,从而允许快速、稳定地测量谐振器的频移和品质因数。在25 mK的NbN超导谐振器上进行了测试测量,以校准和校准实验装置,并研究其谐振频率随时间的波动。
2023-03-13 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