Enabling CV-MDI-QKD for low squeezed states using non-Gaussian operations
本文研究非高斯操作(PAS态和2PR态)在CV-MDI-QKD中的应用,证明其在低压缩高噪声条件下优于纯态协议,具有更强抗噪能力和更长传输距离,并指出高对数负度态并非最优选择。
2023-08-11 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
Reference-frame-independent measurement-device-independent quantum key distribution based on polarization multiplexing
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)被证明能够消除所有潜在的检测器侧信道攻击。与参考系无关(RFI)方案相结合,由于不需要对参考系进行对准,可以降低实际系统的复杂度。在此,基于偏振复用,我们提出了一种时间仓编码结构,并通过实验验证了RFI-MDI-QKD协议。由于这一点,可以区分四个Bell状态中的两个,而在以前的RFI-MDI-QKD实验中只有一个用于生成安全密钥。据我们所知,这是RFI-MDI-QKD协议的第一次演示,时钟频率为50 MHz,合法方Alice和Bob之间的距离超过一百公里。在渐近情况下,我们在160 km的传输距离上对RFI-MDI-QKD协议和原MDI-QKD协议在不同的参考系失调情况下进行了实验比较。综合考虑观测量和统计涨落,实验实现了传输距离为100 km和120 km的四强度诱饵态RFI-MDI-QKD协议。实验结果表明,该方案具有较好的鲁棒性,在参考系较大偏差的情况下,RFI-MDI-QKD系统的密钥传输率有明显提高。
2018-06-21 quant-ph
Detector-device-independent QKD: security analysis and fast implementation
量子密钥分发(QKD)中最紧迫的问题之一是探测器旁道攻击问题。为了克服这个问题,研究人员提出了一种优雅的“时间反转”QKD协议,称为测量设备无关QKD(MDI-QKD),它基于时间反转纠缠交换。然而,MDI-QKD比标准的点对点QKD更难实现。最近,一种称为检测器设备无关的QKD(DDI-QKD)的中间QKD协议已经被提出来克服MDI-QKD的缺点,希望它最终会导致一个更有效的检测器侧通道自由的QKD系统。在这里,我们分析了DDI-QKD的安全性,并阐明其安全假设。我们发现,DDI-QKD并不等同于MDI-QKD,但其安全性可以通过合理的假设来证明。在更实际的方面,我们考虑了DDI-QKD的可行性,并提出了一个快速的实验演示(时钟频率为625 MHz),能够交换密钥超过90公里。
2016-07-19 quant-ph
Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Leaky Sources
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)可以消除量子通信系统中的所有检测边信道。然而,安全性证明要求满足对源的某些假设。例如,这包括要求没有来自发射机的信息泄漏,不幸的是,这在实践中很难保证。在本文中,我们放松了这个不切实际的假设,提出了一个一般的形式证明的MDI-QKD泄漏源的安全性。有了这种形式主义,我们分析了两个突出的MDI-QKD方案的有限密钥安全性-一个对称的三强度诱饵状态MDI-QKD协议和一个四强度诱饵状态MDI-QKD协议-并确定其对从强度调制器和相位调制器的发射机的信息泄漏的鲁棒性。我们的工作表明,MDI-QKD是可行的,在一个合理的时间范围内的信号传输源是充分隔离。为实验人员在存在信息泄漏的情况下保证MDI-QKD实验实现的安全性提供了必要的参考。
2020-01-21 quant-ph
Practical aspects of measurement-device-independent quantum key distribution
一种新的协议-测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)-消除了检测系统的所有攻击,这是QKD实现中最脆弱的部分。在本文中,我们提出了一个分析的MDI-QKD的实际方面。为了评估其性能,我们研究了各种误差源,通过开发一个通用的系统模型。我们发现,MDI-QKD是非常实用的,因此可以很容易地实现与标准的光学器件。此外,我们提出了一个简单的分析方法,只有两个(一般)诱饵状态的有限诱饵状态的分析。该方法可直接用于实验人员演示MDI-QKD。通过将系统模型与有限诱饵状态方法相结合,我们给出了信号和诱饵状态强度最优选择的一般框架。此外,我们考虑了一种常见的情况,即非对称MDI-QKD,其中两个量子信道具有不同的透射率。我们研究它的属性,并讨论如何优化其性能。我们的工作不仅对MDI-QKD实验有意义,而且对其他涉及量子干涉的非QKD实验也有意义。
2013-11-13 quant-ph
Intensity correlations in measurement-device-independent quantum key distribution
本研究针对MDI QKD系统中强度关联损害安全性能的问题,提出定量分析其安全密钥率的理论模型,验证了实测关联下系统密钥生成效率低的情况,明确了生成密钥的关联边界,拓展了该类协议的安全性分析方法。
2024-10-06 quant-ph
Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution via quantum catalysis
与测量设备无关的连续变量量子密钥分发(CV-MDI-QKD)是一种很有前途的抗侧信道攻击方案,但与离散变量(DV)方案相比,CV-MDI-QKD面临传输距离的限制。在本文中,我们提出了一种方法,提高性能的CV-MDI-QKD涉及可实现的密钥速率和传输距离,通过使用零光子催化(ZPC),这确实是一个无噪声衰减过程。数值仿真结果表明,在极端非对称情况下,基于ZPC的CV-MDI-QKD协议的传输距离优于原协议。与以往基于单光子减法(SPS)的CV-MDI-QKD方案相比,该方案具有更高的密钥速率和更长的传输距离。特别地,基于ZPC的CV-MDI-QKD可以比原始协议和基于SPS的CV-MDI-QKD容忍更多的检测器缺陷。
2019-07-17 quant-ph
Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution with virtual photon subtraction
通过后选择来提高连续变量量子密钥分发协议性能的方法最近被提出并得到验证。在连续变量测量设备无关的量子密钥分发(CV-MDI QKD)协议中,测量结果由不可信的第三方Charlie获取。目前还没有一种有效的方法来改善CV-MDI QKD的后选择与不可信的测量。提出了一种通过非高斯后选择来提高相干态CV-MDI QKD协议性能的方法。传输数据的非高斯后选择等效于双模压缩真空态上的理想光子相减,这有利于提高CV-MDI QKD的性能。在非高斯后选择的CV-MDI QKD协议中,两个用户独立地选择自己的数据。我们证明了改进后的CV-MDI QKD协议的最佳性能仅由Alice选择传输的数据。通过设置合适的非高斯后选择参数,在长传输距离下,提高了密钥速率和可容忍的额外噪声。该方法为CV-MDI QKD协议的应用提供了一种有效的优化方案。
2018-04-27 quant-ph
Prefixed-threshold Real-Time Selection for Free-Space Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
测量设备无关(MDI)QKD消除了QKD中的检测器侧信道,并允许两个用户之间的不可信中继。一个理想但极具挑战性的应用是通过自由空间信道实现MDI-QKD。大气湍流是影响自由空间MDI-QKD安全密钥传输速率的主要因素之一。在这项工作中,我们展示了两个重要的结果:第一,在两个信道中的透射率的独立波动可以显着降低MDI-QKD性能由于双折射引起的信道不对称性。其次,我们考虑了我们以前引入BB84的前缀实时选择(P-RTS)方法,并将其扩展到MDI-QKD。用户可以监控其信道中的经典透射率,并通过基于预先计算的阈值实时后选择信号来提高性能。我们可以在Alice和Bob之间建立一个二维阈值来实时地后选择具有高信噪比和低信道不对称性的信号,并且极大地扩展了存在湍流的MDI-QKD的最大范围,这可以是未来自由空间MDI-QKD实验的重要一步。
2019-10-22 quant-ph
Measurement-device-independent quantum communication with an untrusted source
与传统量子密钥分发相比,与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)能够提供更高的安全性,是网络服务器不可信的量子网络的重要框架。尽管如此,MDI-QKD中的一个关键假设是源是可信的。我们在这里提出了一个MDI量子网络与一个单一的不可信的来源。我们已经得到了一个完整的证明,无条件安全的MDI-QKD与一个不可信的来源。使用模拟,我们已经考虑了各种现实生活中的不完善之处,在其实施,和模拟结果表明,MDI-QKD与不可信的源提供了一个密钥生成速率,接近初始MDI-QKD的速率在渐近设置。我们的工作证明了实现量子网络的可行性。网络用户只需要低成本的调制设备,他们可以共享昂贵的探测器和由不可信的网络服务器提供的复杂的激光器。
2015-08-05 quant-ph
Measurement-device-independent QKD with Modified Coherent State
针对MDI-QKD实际实现中的多光子安全问题,提出采用修正相干态光源结合诱骗态,仿真证明其可显著提升安全密钥率与传输距离。
2014-02-11 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
Reference-Frame-Independent, Measurement-Device-Independent quantum key distribution using fewer quantum states
参考系无关的量子密钥分发(RFI-QKD)提供了一种在两个远程方之间生成秘密密钥而不共享公共参考系的实用方法。另一方面,与测量设备无关的QKD(MDI-QKD)提供了高水平的安全性,因为它可以抵御所有对测量设备的量子黑客攻击。这两种QKD协议的组合,即,RFI-MDI-QKD协议集实用性和安全性于一身,是最具吸引力的QKD协议之一。为了RFI-MDI-QKD的进一步实用性,降低实现复杂度是有益的。在这里,我们已经证明了RFI-MDI-QKD可以使用比其原始提议更少的量子态来实现。我们发现,原则上,一方的量子态的数量可以从六个减少到三个,而不会影响安全性。与传统的RFI-MDI-QKD协议中双方需要传输6个量子态相比,该协议大大简化了QKD协议的实现。通过原理验证实验验证了该方案的可行性。
2020-05-07 quant-ph
General model for simulation of the measurement-device independent quantum key distribution
提出了一种通用的与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)仿真模型。该方法可以用来预测线性信道损耗下MDI-QKD的实验观测值,模拟出相应的增益值、不同基的误码率以及最终的密钥速率。我们的模型可以适用于任何凸源态或使用任何编码方案的MDI-QKD。因此,它是有用的表征和评估任何MDI-QKD协议的性能,使其成为一个有价值的工具,在研究量子密钥分发。
2013-12-02 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution of multiple degrees of freedom of a single photon
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)为我们在检测端抵抗各种攻击提供了一个强有力的途径。除了无条件的安全性外,人们还追求高的密钥生成率,而MDI-QKD的密钥生成率相对较低。在本文中,我们提供了一种有效的方法来提高MDI-QKD的密钥生成率,采用多个自由度(DOF)的单光子产生的密钥。与其他单自由度编码的高维MDI-QKD协议相比,该协议具有更高的灵活性,因为该协议在独立的子系统中生成密钥,并且一个自由度的检测失败或错误不会影响其他自由度的信息编码。基于上述特点,MDI-QKD协议在未来的量子通信领域具有潜在的应用价值。
2020-09-21 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
Efficient passive measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)是目前所有实用的量子密钥分发协议中安全性最高的一种。然而,现有的多强度诱饵态方法可能会导致漏洞时,调制光强度与实际设备。在本文中,我们提出了一个被动的诱饵态MDI-QKD协议的基础上的一种新的结构的预示单光子源。该方法不需要对光源进行不同强度的调制,避免了诱骗态的调制信息泄露给窃听者,提高了MDI-QKD的安全性。此外,通过结合被动诱饵状态和偏基选择,我们的协议可以表现出明显的优势相比,最先进的MDI-QKD方案,即使在有限的密钥大小的影响被考虑在内。因此,我们目前的被动诱饵态MDI-QKD似乎是一个有希望的候选人,实际实施的量子密钥分发在不久的将来。
2019-02-14 quant-ph
Plug-and-Play Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
量子密钥分发(QKD)是基于量子物理定律的无条件通信安全保证。然而,实际的QKD由于设备缺陷而遭受许多量子黑客攻击。从安全性的角度来看,与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)由于消除了所有可能的检测漏洞而备受关注。然而,由于用于来自远程方的光子之间的模式匹配的主动控制单元,MDI-QKD的实现是非常不切实际的。在这篇文章中,我们提出了一种新的方法,其中的不稳定性问题得到解决,没有任何主动控制单元。通过在MDI-QKD中引入即插即用(P&P)的概念,自然可以保证光子之间的不可分割性。我们用原理验证实验证明了P&P MDI-QKD的可行性。
2016-03-17 quant-ph
Unidimensional continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
连续变量(CV)测量设备无关(MDI)量子密钥分发(QKD)不受不完美检测设备的影响,可以消除对实际检测器的各种攻击。本文首先提出了一种在一般相敏信道下使用一维调制的CV-MDI量子密钥分配方案。UD CV-MDI QKD协议是用两个合法的调制器准备的相干态的单个正交的高斯调制来实现的,旨在与标准的对称高斯调制的CVMDI QKD协议相比简化实现。我们的方案降低了系统的复杂性,因为它忽略了在一个正交调制以及相应的参数估计的要求。我们提出的方案的安全性进行了分析,对集体攻击,并考虑到在现实条件下的有限规模分析。UD CV-MDI QKD表现出与其对称对应物相当的性能,这将有助于CV-MDI QKD协议的简化和实际实现。
2019-05-22 quant-ph
Phase self-aligned continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
连续变量测量无关设备量子密钥分发(CV-MDI-QKD)可以在城域距离下提供高的安全密钥速率,并且消除了所有的边信道检测漏洞。然而,由于远距离锁相技术的挑战,CV-MDI-QKD还没有完整的实验演示。在这里,我们提出了一种新的光学方案来克服这个困难,也消除了两个相同的独立激光器的要求。我们期望我们的新方案可以用于演示现场CV-MDI-QKD实验和构建具有不可信源的CV-MDI-QKD网络。
2019-01-10 quant-ph
Qudit-Based Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution Using Linear Optics
测量设备无关(MDI)方法是解决量子密钥分发(QKD)中所有检测器侧信道攻击的一种方法。然而,很少有工作已经做了实验可行的基于量子双量子点的MDI-QKD方案,虽然著名的(基于量子双量子点)循环差分相移(RRDPS)方案是脆弱的攻击对未特征化的检测器。在这里,我们报告了一个母亲的所有QKD协议,所有可证明安全的基于量子比特的QKD计划,包括RRDPS和所谓的Chau 15计划的基础上。我们还报告了一个实验上可行的MDI系统,通过光学实现的纠缠交换的基础上,最近的量子隐形传态建议由Goyal等人。这样,我们表明,所有可证明安全的基于量子隐形传态的QKD计划发现的日期可以MDI。
2016-08-30 quant-ph
Deployed MDI-QKD and Bell-State Measurements Coexisting with Standard Internet Data and Networking Equipment
即将到来的量子互联网将允许传统互联网无法实现的新应用。量子和传统网络设备在同一光纤网络上共存的能力将极大地促进未来量子技术的部署和采用。大多数量子网络任务,如量子中继器和量子处理器的连接,都需要节点进行多量子位量子测量(通常是贝尔态测量),它们与传统互联网的现实共存还有待证明。在这里,我们现场部署一个MDI-QKD系统,包含一个贝尔状态测量节点,在同一个光纤网络作为多个标准的IP数据网络,在荷兰的三个附近的城市之间。我们展示了超过10 Gb/s的数据通信速率,同时与我们的下一代QKD系统,估计200 GB/s的经典数据传输将很容易实现,而不会显着影响QKD性能。此外,由于网络自主运行了两周,这表明量子网络在现有电信基础设施中共存和集成的重要一步。
2021-12-28 quant-ph
Key rate enhancement using qutrit states for uncharacterized quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)以较低的密钥生成速率为代价,提供了抵御各种类型的针对检测器的边信道攻击的最终安全性。在这里,我们提出了MDI-QKD使用3维量子态,并表明该协议的秘密密钥速率的分析下,不匹配的基础统计。具体来说,我们分析了3d-MDI-QKD协议的安全性与未特征化的源,这意味着原始源包含不需要的状态,而不是预期的。我们模拟了协议的密钥速率,并确定了密钥速率高于量子比特MDI-QKD协议的机制。
2016-06-25 quant-ph
Memory-Assisted Quantum Key Distribution with a Single Nitrogen Vacancy Center
存储器辅助的与测量设备无关的量子密钥分发(MA-MDI-QKD)是一种很有前途的方案,其目的是通过使用最先进的设备来改善QKD系统的速率-距离特性。它可以被视为当前QKD链路与基于量子中继器的网络之间的桥梁。虽然与量子中继器类似,MA-MDI-QKD依赖于量子存储器(QM)单元,但对这种QM的要求不如概率量子中继器的要求高。在这里,我们提出了一种MA-MDI-QKD结构的变体,它只依赖于一个单一的物理量子力学:一个氮空位中心嵌入到一个腔中,其电子自旋与光子相互作用,其核自旋用于存储。这使我们能够提出一个简单但有效的MA-MDI-QKD方案,该方案能够抵御内存错误,并且能够在速率和范围方面击败现有的QKD演示。我们还展示了如何将这种设置扩展到量子中继器系统,从而达到更大的距离。
2017-11-29 quant-ph
Experimental measurement-device-independent quantum key distribution with the double-scanning method
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)可以抵抗所有检测器侧信道攻击。同时,结合现有技术条件下成熟的诱骗态方法,该方法易于实现。因此,它在量子通信的实际实现中似乎是一个非常有前途的候选者。然而,现有的MDI-QKD协议存在严重的有限数据尺寸效应,导致密钥速率相对较低。最近,Jiang等人[Phys.Rev.A103,012402(2021)]提出了一种双扫描方法,以大幅提高MDI-QKD的密钥速率。基于Jiang et al.的理论工作,本文首次将双扫描方法应用到MDI-QKD中,并进行了相应的实验验证。使用10^10的中等脉冲数,我们可以实现150 km的安全传输距离,这是所有以前的方法都不可能实现的。因此,我们目前的工作为MDI-QKD的实际实现铺平了道路。
2021-05-20 quant-ph
Recon?figurable measurement scheme compatible with MDI-QKD and BB84 protocols using single-laser sideband generation
Agency for Defense Development(国防开发局)
通过电光调制和边带滤波生成弱相干态,实现20公里光纤上偏振编码MDI-QKD与BB84的可重构切换,验证了高不可区分性并简化了硬件。
2026-09-03 quant-ph
Experimental demonstration of high-rate measurement-device-independent quantum key distribution over asymmetric channels
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)可以消除所有探测器侧信道,在现有技术条件下是可行的。MDI-QKD的先前实现都使用具有类似损耗的两个对称信道。然而,当不同信道具有不同的损失时,密钥速率受到严重限制。在这里,我们报告的第一个高速率MDI-QKD实验的结果在$asymmetric$通道。通过使用最近的7强度优化方法,我们证明了$>$ 10倍的密钥速率比以前最知名的协议的MDI-QKD在大信道不对称的情况下,并延长了超过20-50公里的安全传输距离在标准的电信光纤。这些结果使MDI-QKD在实际网络环境中得到了广泛的应用,其中信道损耗是不对称的,用户节点可以动态添加或删除。
2019-04-28 quant-ph
Long-distance free-space measurement-device-independent quantum key distribution
基于双光子干涉的与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)对所有针对检测系统的攻击都是免疫的,并且允许具有不可信中继的QKD网络。自MDI-QKD协议提出以来,基于光纤的实现已经朝着更长距离、更高密钥速率和网络验证的方向迅速发展。然而,由于大气湍流的影响,在自由空间信道上实现MDI-QKD仍然是一个实验难题。在这里,通过开发强大的自适应光学系统,高精度的时间同步和频率锁定之间的独立光子源位于远离,我们实现了第一个自由空间MDI-QKD超过19.2公里的城市大气信道,这远远超过了有效的大气厚度。我们的实验迈出了基于卫星的MDI-QKD的第一步。此外,这里开发的技术为自由空间中涉及独立单光子长距离干涉的量子实验开辟了道路。
2020-06-09 quant-ph
A simple implementation of quantum key distribution based on single-photon Bell state measurement
近年来,基于单光子贝尔态测量的与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)方案被提出。虽然这些替代方案的安全性不如MDI-QKD,但它们具有传统BB84类协议的高密钥速率的优点,并且避免了MDI-QKD所需的双光子干涉的技术复杂性。然而,与常用的BB84系统相比,这些建议方案的设置相当复杂。在这里,我们提出了一个简单的基于SBSM的QKD的实现,它直接建立在现有的BB84 QKD的实现。我们的建议展示了基于SBSM的QKD和传统的相位编码QKD协议之间的隐藏连接。这一发现揭示了这两种不同类型的QKD协议背后的物理原理。此外,我们通过实验证明了我们的协议的可行性。
2015-05-05 quant-ph
Long distance measurement-device-independent quantum key distribution with entangled photon sources
提出了一种实用的方法,使量子密钥分发(QKD)在检测系统中既具有超远距离,又具有免疫所有攻击的能力。该方法是中间有纠缠光子源的与测量设备无关的量子密钥分配(MDI-QKD)的一个重要扩展。通过建立一个通用模型并对一个基于纠缠的量子密钥分发实验进行模拟,发现中间有一个纠缠光子源的MDI-QKD在渐近极限下实际上可以容忍77 dB的综合损耗(367 km标准通信光纤),在有限密钥的情况下,在最先进的探测器下仍然可以容忍60 dB的综合损耗(286 km标准通信光纤)。我们的模型也可以应用到其他非量子密钥分配实验中,包括纠缠光子源和Bell态测量。
2013-08-20 quant-ph
Continuous-Variable Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
提出了一种连续变量测量设备无关的量子密钥分发(CV-MDI QKD)协议,其中检测由不可信的第三方进行.我们的协议可以保护所有的探测器侧信道,这严重威胁到实际的CV QKD系统的安全性。基于量子纠缠的CV-MDI量子密钥分配方案等价于传统的相干态和外差检测的CV量子密钥分配方案,推导了其抗任意集体攻击的安全性分析.我们发现,最大的总传输距离是通过设置不可信的第三方接近合法用户之一。此外,一个替代的检测方案,CV-MDI QKD的一个特殊的应用,提出了增强标准CV QKD系统的安全性。
2014-05-12 quant-ph
W-state Analyzer and Multi-party Measurement-device-independent Quantum Key Distribution
W态是许多量子信息处理任务的重要资源。本文首次提出了一种基于W态的多方测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)协议。利用线性光学设计了一个W态分析器,用于区分四比特W态。该分析仪构建了四方MDI-QKD的测量装置。此外,我们推导了四方MDI-QKD的完整安全性证明,并进行了数值模拟,以研究其性能。结果表明,四方MDI-QKD是可行的超过150公里的标准电信光纤与现成的单光子探测器。这项工作向多方量子通信和量子网络迈出了重要一步。
2015-12-09 quant-ph
No real advantage of photon subtraction and displacement in continuous variable measurement device independent quantum key distribution
本文批判性分析了单光子减除和位移操作对连续变量测量设备无关量子密钥分发性能的提升作用,发现两者均无实质益处,并呼吁重新审视非高斯操作在量子信息协议中的效用。
2024-06-06 quant-ph
Analyzing the performance of CV-MDI QKD under continuous-mode scenarios
Beijing University of Posts and Telecommunications(北京邮电大学);Peking University(北京大学)
本文研究了CV-MDI QKD在连续模式场景下的性能,发现Bob侧的模式不匹配对系统性能影响更大,导致传输距离显著下降,强调了预校准TM特性的重要性。
2025-12-18 quant-ph
Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution with photon subtraction
研究发现,非高斯操作可以用来增加和提取高斯纠缠态之间的纠缠。我们成功地使用非高斯操作,特别是光子减法操作,在连续变量测量设备无关的量子密钥分发(CV-MDI-QKD)协议。所提出的方法可以基于现有技术来实现。安全性分析表明,光子减法操作可以显著增加CV-MDI-QKD协议的最大传输距离,恰好弥补了原CV-MDI-QKD协议的不足,其中1光子减法操作的性能最好。此外,该协议为CV-MDI-QKD协议的实验实现提供了一种可行的方法。
2018-04-04 quant-ph
Measurement device independent quantum key distribution over 404 km optical fibre
量子密钥分发(QKD)可以在两个相距遥远的参与者之间提供无条件的安全通信。尽管QKD的意义无可争议,但由于现实生活中QKD系统的实际应用存在一定的局限性,其可行性一直受到质疑。人们普遍认为,缺乏完善的单光子源和探测损失的存在将通过产生安全漏洞和距离限制来阻碍QKD的可行性。采用诱骗态方法的测量设备无关量子密钥分发(MDIQKD)解决了单光子源不完善和探测丢失带来的安全威胁。如何利用这种优越的方法来延长量子密钥分配的距离,提高密钥分配的成功率,是量子密钥分配实际应用中的核心问题。在这里,我们报告的结果MDIQKD超过404公里的超低损耗光纤和311公里的标准光纤,采用优化的四强度诱饵状态的方法。这种MDIQKD方法的破纪录实现不仅为MDIQKD和所有类型的QKD系统提供了新的距离记录,更重要的是,它实现了传统BB84 QKD即使使用理想的单电话源也无法使用相同的检测设备实现的距离。我们的工作第一次证明,使用MDIQKD方法,不完美的设备可以实现比理想源更好的结果。这项工作是证明和开发可行的长距离QKD的重要一步。
2016-06-22 quant-ph
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
Measurement-device-independent quantum key distribution for Scarani-Acin-Ribordy-Gisin 04 protocol
提出了一种与测量设备无关的量子密钥分发(MDI QKD)方案,使BB84完全摆脱了探测器中的任何边信道。与准备和测量QKD一样,在MDI设置中使用其他协议在某些实际情况下将是有利的。在本文中,我们考虑SARG 04协议在MDI设置。制备和测量SARG 04被证明能够产生高达双光子发射事件的密钥。在MDI设置中,我们表明,密钥生成是可能的事件与单光子发射的一方和另一方的单光子发射,但双方的双光子发射事件不能有助于密钥生成。与制备和测量SARG 04方案(其中实验设置与BB 84完全相同)相反,MDI设置中SARG 04的测量设置不能与BB 84相同,因为MDI设置中BB 84的测量设置会导致太多位错误。为了克服这个问题,我们提出了两种替代实验设置,我们模拟得到的关键速率。我们的研究强调了MDI QKD对我们提出的关于实现各种QKD协议的要求。
2014-04-08 quant-ph
Mitigating imperfections in Differential Phase Shift Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution via Plug-and-Play architecture
IIT Madras(印度理工学院马德拉斯分校);University of York(约克大学)
本文提出了一种基于差分相位移编码的即插即用方案,以缓解MDI-QKD中因信道不对称性和偏振不匹配导致的安全密钥率问题。
2024-09-09 quant-ph
Security bound of continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution with imperfect phase reference calibration
在实际的与测量设备无关的连续变量量子密钥分发(CV-MDI-QKD)中,相位基准校准是满足贝尔态测量(BSM)需要的一个必要步骤。然而,在实际应用中,相位基准校准可能变得不完美。我们探讨了在有损耗和有噪声的量子信道条件下,非理想相位参考校准的CV-MDI-QKD的实际安全性。具体而言,一个全面的框架,开发的模型和表征的实际相位基准校准操作的不完善性,这主要是由两个远程激光器的非同步在MEMS中造成的。安全性分析表明,不完善的相位基准校准对CV-MDI-QKD协议的性能和安全性有显著的负面影响。在渐近极限下,推导了反向协调协议对不完美相位基准校准引入的过量噪声的严格安全界,并给出了CV-MDI-QKD协议对过量噪声的容忍度.该安全分析框架在不改变现有CV-MDI-QKD系统结构的前提下,消除了相位基准校准不完善带来的安全隐患。
2019-04-22 quant-ph
High dimensional measurement device independent quantum key distribution on two dimensional subspaces
量子密钥分发(QKD)提供基于量子力学定律的终极密码安全性。对于点对点QKD协议,生成的密钥的安全性受到检测器侧信道攻击的影响。这个问题可以用测量设备无关的QKD(mdi-QKD)来解决。然而,由于Bell测量中的后选择,MDI-QKD在密钥生成速率方面表现出有限的性能。我们表明,高维(Hi-D)编码(qudits)提高了当前MDI-QKD实现的性能。该方案被证明是无条件安全的,即使在弱相干脉冲诱饵状态,而在单光子情况下的秘密密钥速率推导。我们的分析包括相位误差,不完美的来源和黑暗计数模仿真实系统。与标准的二维情况下,我们表现出的关键生成率的改善。
2018-09-12 quant-ph
Measurement-Device-Independenization of Quantum Key Distribution Protocols
本文提出一种无需联合测量、可用弱相干光源高效实现的“测量设备无关化”方案,将prepare-measure QKD协议转化为MDI-QKD协议,并在特洛伊木马攻击下保持安全。
2023-07-02 quant-ph
Feasibility of space-based measurement-device-independent quantum key distribution
测量设备无关(MDI)QKD被认为是克服当前可信卫星范式的替代方案。然而,基于空间的MDI-QKD的可行性仍然不清楚的因素:地面站和卫星之间的高损耗上行链路,当两个地面站同时可见时的有限持续时间,以及在执行贝尔状态测量(BSM)时对双光子干涉的严格要求。在本文中,我们提出了基于Micius卫星的天基MDI-QKD的可行性评估。结合轨道动力学模型和大气信道模型,给出了一个框架,对轨道高度、仰角、收发器孔径和大气湍流强度等参数空间进行了探索,给出了提高密钥速率的考虑因素,为天基MDI-QKD的实现提供了相关的参数权衡。我们进一步研究了MDI-QKD的核心,双光子干涉的考虑,如频率校准和时间同步技术,以防止多普勒频移,以及如何执行强度优化方法在动态和非对称信道。我们的工作可以作为一个探路者,以支持决策,包括选择未来的量子通信卫星任务。
2020-12-29 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution with classical Bob and no joint measurement
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)提供了一种不依赖可信测量设备的保密通信方法。在所有现有的MDI-QKD协议中,参与者Charlie必须执行Bell状态测量或其他联合测量。在这里,我们提出了一个MDI-QKD协议,它只需要单独的测量。同时,接收器Bob的所有操作都是经典的,不需要准备和测量量子系统。因此,该协议的实现对Bob和Charlie的技术要求较低。
2021-08-11 quant-ph
High-speed measurement-device-independent quantum key distribution with integrated silicon photonics
与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)消除了所有检测器侧信道,并实现了具有不可信中继的安全QKD。它适用于构建星型量子接入网络,其中复杂而昂贵的测量设备放置在中央不可信中继中,每个用户只需要一个低成本的发射机,如集成光子芯片。在这里,我们实验演示了一个1.25 GHz的硅光子芯片为基础的MDI-QKD系统使用偏振编码。光子芯片发射器集成了标准QKD源所需的编码组件。我们实现随机调制的偏振态和诱饵强度,并证明了31 bps的有限密钥的秘密速率超过36 dB的信道损耗(或180公里的标准光纤)。该密钥速率高于最先进的MDI-QKD实验。结果表明,基于硅光子芯片的MDI-QKD具有小型化、低成本制造和与CMOS微电子兼容等优点,是未来量子安全网络的一种很有前途的解决方案。
2019-11-02 quant-ph
Advances in Continuous Variable Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
本文综述了连续变量测量设备无关量子密钥分发(CV-MDI-QKD)的基本原理、理论协议与实验进展,并探讨了实际应用挑战与未来方向。
2025-02-23 quant-ph
Finite-size analysis of continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
研究了有限尺寸效应对连续变量与测量设备无关的量子密钥分发(CV-MDI QKD)协议的影响,主要考虑了有限尺寸效应对参数估计过程的影响.利用中心极限定理和极大似然估计定理对参数进行估计。我们还分析了交换信号的数量和协议中的最佳调制方差之间的关系。证明了当Charlie的位置靠近Bob时,CV-MDI QKD协议在有限大小的场景下具有最远的传输距离。最后,我们讨论了有限尺寸效应对CV-MDI QKD协议实际检测的影响。总体结果表明,有限尺寸效应对CV-MDI QKD协议的密钥速率有很大的影响,不应被忽略。
2017-11-06 quant-ph
MDI-QKD: Continuous- versus discrete-variables at metropolitan distances
在一篇评论中,Xu,Curty,Qi,Qian和Lo声称离散变量(DV)测量设备无关(MDI)量子密钥分发(QKD)将在大城市距离上与其连续变量(CV)竞争。事实上,徐等人。的分析恰恰支持了相反的观点,表明我们的CV方案的实验速率(用实际的室温设备实现)仍然比它们基于近乎理想的参数和低温探测器(不适合现实的大城市网络的解决方案,预计将在廉价的室温设备上运行,甚至可能是移动的)对量子比特的纯数值和过于乐观的外推高一个数量级。我们的协议的实验速率(表示为每个中继使用的比特数)被证实是两个-三个数量级高于任何现实的模拟实际DV-MDI-QKD在短中距离的速率。当然,这并不意味着DV-MDI-QKD网络不应该被研究或建造,但增加它们的速率是一个非平凡的实际问题,显然超出了Xu等人的分析。最后,为了澄清事实,我们还驳斥了一系列反对CV-MDI-QKD和更普遍的CV-QKD的不正确论点,这些论点是由Xu等人提出的,目的是支持他们的论文。
2015-08-01 physics.optics quant-ph
Countermeasure for negative impact of practical source in continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution
本文针对CV-MDI QKD系统中实际光源不完善带来的安全风险,提出基于一次性校准的对策,消除相对强度噪声漏洞并建模光源噪声,显著提升了系统的实际安全性与性能。
2023-06-27 quant-ph
Experimental Demonstration of Polarization Encoding Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
我们展示了偏振编码测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)的第一个实现,这是免疫所有检测器的侧信道攻击。每个单独的脉冲的主动相位随机化被实现以防止对不完美源的攻击。通过优化诱饵状态协议中的参数,我们表明在大光纤距离上实现偏振编码MDI-QKD是可行的。1600比特的安全密钥在由10公里电信光纤分隔的双方之间生成。我们的工作提出了构建MDI-QKD网络的可能性,在该网络中,复杂而昂贵的检测系统放置在中心节点中,连接到它的用户可以通过使用紧凑且低成本的设备制备偏振量子比特来进行保密通信。由于MDI-QKD与量子网络高度兼容,我们的工作使量子互联网的实现更近了一步。
2013-07-24 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution with all-photonic adaptive Bell measurement
基于纠缠的量子密钥分发(QKD)的时间反演版本,称为测量设备无关的QKD(mdiQKD),最初是为了弥补测量设备的任意安全漏洞而提出的。在这里,我们表明,mdiQKD有另一个优势,这应该是区别于基于纠缠的QKD。特别是,基于量子中继器概念的全光子自适应贝尔测量可以单独安装在mdiQKD中,这导致密钥速率的平方根改进。这种贝尔测量也在量子中继器的基于单光子的纠缠生成中提供了类似的改进。
2014-08-13 quant-ph
Laser seeding attack in quantum key distribution
量子密钥分发(QKD)是基于量子物理定律的一种安全的密钥分发技术。不幸的是,量子密钥分配的不完美实现损害了其信息理论安全性。与测量设备无关的量子密钥分发(MDI-QKD)是一种很有前途的方法,它可以消除被认为是量子密钥分发“阿喀琉斯之踵”的测量单元的所有边信道。然而,MDI-QKD中的一个基本假设是源是可信的。在这里,我们的实验表明,一个实际的源的基础上的半导体激光器二极管是容易受到激光播种攻击,其中光注入到激光器的通信线路的结果在准备状态的强度增加。我们从理论上证明了强度的不被注意的增加可能会危及QKD的安全性,正如我们对捕获和测量诱饵态BB84和MDI-QKD协议所证明的那样。我们的理论安全分析是通用的,可以应用于任何漏洞,增加了发射脉冲的强度。此外,激光播种攻击也可能对基于诱饵态的量子密码协议发起。
2019-11-27 quant-ph
Large Alphabet Set Time-bin Encoded Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
Indian Institute of Science(印度科学研究所)
通过多时间箱编码增加字母集大小,提高测量设备无关量子密钥分发的安全密钥率,实验实现了2.63-3倍提升。
2026-05-31 quant-ph