Device-independent security of quantum cryptography against collective attacks
我们提出了最佳集体攻击的量子密钥分发（QKD）协议在“设备无关”的安全方案，其中没有假设的方式QKD设备的工作或他们操作的量子系统。我们的主要结果是一个紧约束的Holevo信息之间的授权方和窃听者，作为一个函数的金额违反贝尔型不等式。
2007-06-25 quant-ph
Secure One-Sided Device-Independent Quantum Key Distribution Under Collective Attacks with Enhanced Robustness
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S. N. Bose 基础科学国家中心）
本文提出了一种在集体攻击下具有增强鲁棒性的单边设备无关量子密钥分发协议，通过减少安全分析到贝尔对角态的混合物，实现了更高的量子比特错误率容忍度和更低的检测效率要求。
2026-01-31 quant-ph
A novel quantum key distribution scheme with orthogonal product states
给出了多态系统的正交乘积态用于量子密钥分发（QKD）的一般条件，提出了一种新的3 × 3希尔伯特空间正交乘积态QKD方案.该协议具有容量大、效率高等特点。本文还讨论了该方法在n × n系统中的推广，并对窃听者的成功概率给出了一个限制。
2001-02-12 quant-ph
Noise reduction caused by eavesdropping on six-state quantum key distribution over collective-noise channel
研究集体幺正噪声信道下容错六态QKD，证明截获/重发与纠缠探针攻击在特定场景中反而提高合法用户共享随机比特的概率，从而增加区分噪声与窃听的难度。
2023-07-16 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
Unconditional optimality of Gaussian attacks against continuous-variable QKD
提出了一种全面分析连续变量量子密钥分发（CV-QKD）安全性的通用方法。假设量子信道是通过正交矩阵的协方差矩阵估计的，高斯攻击被证明是最佳的对所有的窃听策略，包括集体和相干攻击。通过结合测量的物理模型、CV-QKD的基于纠缠的描述以及最近关于高斯态极值的强有力结果[Phys. Rev. Lett. 96，080502（2006）]。
2006-08-03 quant-ph
Orthogonal-state-based cryptography in quantum mechanics and local post-quantum theories
我们引入了密码约简的概念，类似于计算复杂性理论中的类似概念。在该框架中，密码协议类$A$在场景$X$中简化为协议类$B$，如果对于$A$每个实例$a$，存在$B$的实例$b$和安全转换$X$ MO，其在给定$b$的情况下再现$a$，使得$b$的安全性保证$a$的安全性。在此，我们使用这个简化的框架来研究量子密钥分发（QKD）的安全性和量子安全直接通信（QSDC）之间的关系。我们表明，在量子密钥分发方案中，用量子比特的块编码和传输（逐块排列粒子的顺序）来代替独立量子比特的流，我们可以构造一个QSDC方案。这形成了从QSDC类协议到QKD类协议的\textit{block reduction}的基础，由此如果后者是安全的，则前者也是安全的。相反，给定一个安全的QSDC协议，我们当然可以通过发送随机密钥作为直接消息来构建安全的QKD方案。那么QKD类协议是安全的，假设它是从QSDC类构建的。我们将这类QKD协议的安全性推导方法称为\textit{key reduction}。最后，我们提出了一个在局部后量子理论下安全的基于正交态的确定性密钥分发协议。它的安全性既不是来自代码状态的地理分裂，也不是来自海森堡不确定性，而是来自测量后的干扰。
2015-03-16 quant-ph
Device-independent quantum key distribution secure against collective attacks
设备无关的量子密钥分发（DIQKD）是对通常的量子密钥分发（QKD）安全性假设的放松。与通常的QKD一样，DIQKD的安全性遵循量子物理定律，但与通常的QKD相反，它不依赖于协议中使用的量子设备的内部工作的任何假设。我们在这里详细介绍了[Phys. Rev. Lett. 98，230501（2008）]。这个证明利用了量子理论的完整结构（与其他仅利用无信号原理的证明相反），但仅再次保持集体攻击，其中假设窃听者在协议的每一轮独立且相同地作用于诚实方的量子系统（尽管她可以在任何时候一致地作用于她的系统）。任何DIQKD协议的安全性都必须依赖于违反贝尔不等式。我们讨论的问题，在贝尔实验中的漏洞在这方面。
2009-03-25 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
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
Review on recent groundbreaking experiments on quantum communication with orthogonal states
近年来，量子密钥分发（QKD）已经成为量子技术的最典型的例子，允许实现数百公里的本质安全通信链路。除了其商业利益之外，QKD在量子信息理论的研究和量子力学的基础方面也具有高度的概念相关性。特别是，关于获得绝对安全的量子通信所需的最小资源的讨论尚未结束。在这里，我们提出了一个概述我们的最后的实验结果，关于两个新的量子密码方案，不需要一些最广泛接受的条件实现QKD。第一种是Goldenberg-Vaidman协议\cite{v}，其中即使只使用正交状态（通常可以克隆而不改变状态），也可以检测到任何窃听企图。第二种是N 09协议\cite{no}，其基于量子反事实效应，甚至不需要在通信双方之间的量子信道中进行任何实际的光子传输。
2012-06-07 quant-ph
Lightweight authenticated quantum key distribution protocols with key recycling
量子密钥分发（QKD）已经发展了几十年，并且已经提出了几种不同的QKD协议。但是，两个困难限制了大多数QKD协议的实现。首先，参与者需要具备量子联合操作、量子寄存器等重量子能力;其次，现有的量子密钥分发协议大多使用一个假设的认证经典信道，而这个假设的信道在现实中并不存在。为了同时解决上述两个问题，本文提出了三个具有密钥回收的轻量级认证QKD协议，并证明了这些协议在集体攻击下的鲁棒性。
2021-02-03 quant-ph
Security of a new two-way continuous-variable quantum key distribution protocol
最初的双向连续变量量子密钥分发（CV QKD）协议[S. Pirandola，S. Mancini，S. Lloyd和S. L. Braunstein，Nature Physics 4，726（2008）]给出了在量子信道的层析成像条件下抵抗集体攻击的安全性。我们提出了一个新的双向CV QKD协议族，并证明了它们的安全性对集体纠缠克隆攻击没有层析的量子信道。仿真结果表明，新协议保持了原有双向协议的优点，其可容忍的过量噪声超过了单向CV-QKD协议。我们还表明，在家庭中的所有子协议有更高的密钥速率和更长的传输距离比单向CV-QKD协议的噪声信道。
2012-08-27 quant-ph
Photonic Integrated Phase Decoder Scheme for High-Speed, Efficient and Stable Quantum Key Distribution System
量子密钥分发（QKD）正逐步走向网络应用。提高量子密钥分配系统的性能，如紧凑系统的光子集成、抗环境干扰的稳定性、高密钥速率和高效率等，对量子密钥分配应用具有重要意义。文中提出了一种通用的量子译码模型，即正交偏振交换反射器迈克耳孙干涉仪模型，以解决环境对量子信道的干扰。在此基础上，提出了一种基于Sagnac结构的正交偏振交换反射迈克耳孙干涉仪（SRMI）的量子相位解码方案。SRMI解码器除了具有抗量子信道干扰的稳定性外，还可以用光子集成电路制作，适用于吉赫相位编码的QKD系统，并且由于解码器的插入损耗低，可以提高系统效率。
2019-10-18 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
Quantum key distribution over 40 dB channel loss using superconducting single photon detectors
量子密钥分发（QKD）提供了一种基于量子力学定律的无条件安全的通信方式。目前，一个主要的挑战是实现具有40 dB信道损耗的QKD系统，如果我们要使用通信卫星实现全球规模的QKD网络，这是必需的。在这里，我们报告了第一个QKD实验，其中安全密钥分布在42 dB的信道损耗和200公里的光纤。我们采用了时钟频率为10 GHz的差分相移量子密钥分发（DPS-QKD）协议和基于NbN纳米线的超导单光子探测器（SSPD）。SSPD提供非常低的暗计数率（几Hz）和小的定时抖动（半高全宽60 ps）。这些特性使我们能够构建一个10 GHz时钟的QKD系统，从而在42 dB的信道损耗上分发安全密钥。此外，我们在105公里的光纤上实现了17 kbit/s的安全密钥速率，比以前的记录高出两个数量级，在200公里的光纤上实现了12.1 bit/s的安全密钥速率，这是迄今为止最长的地面QKD。在我们的实验中生成的密钥对于单个光子的一般集体攻击和多光子的特定集体攻击都是安全的，称为顺序无歧义状态鉴别（USD）攻击。
2007-06-04 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
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
Surpassing the currently achievable distance of quantum key distribution based on sending-or-not-sending approach
Technical University of Varna（瓦尔纳技术大学）
本文提出了一种改进的发送-不发送相位匹配QKD协议，通过提高相位不匹配容忍度，实现了更远的传输距离，为远距离量子通信提供了新方案。
2026-02-03 quant-ph
QKD as a Quantum Machine Learning task
JoS QUANTUM GmbH（JoS QUANTUM 有限公司）；Bundesdruckerei GmbH（联邦印钞有限公司）
本文提出将量子密钥分发协议作为量子机器学习任务，通过QML优化BB84协议上的窃听攻击，在无噪声下找到最优个体攻击电路，在有噪声下提出超越已知方法的克隆算法，并构建集体攻击。
2025-02-27 quant-ph
An information-theoretic security proof for QKD protocols
提出了一种新的证明量子密钥分发（QKD）协议安全性的方法。它是基于直接的信息论参数，因此也适用于如果没有等价的纠缠纯化schemes.Using这种技术，我们研究了一般类的QKD协议与单向经典后处理。我们表明，为了分析这些协议的全部安全性，它足以考虑集体攻击。事实上，我们给新的下限和上限的秘密密钥速率只涉及熵的两个量子比特的密度算子，因此很容易计算。作为我们的研究结果的一个例子，我们分析了BB84，六态，和B92协议与单向纠错和隐私放大。令人惊讶的是，如果其中一方在纠错之前向测量数据添加噪声，则这些协议的性能会增加。特别地，该附加噪声使得协议对量子信道中的噪声更鲁棒。
2005-02-11 quant-ph
Practical issues of twin-field quantum key distribution
双场量子密钥分发（TF-QKD）协议及其变体，如相位匹配QKD（PM-QKD）、发送或不发送QKD（SNS-QKD）和无相位后选择TF-QKD（NPP-TFQKD）等，在远距离应用中具有很好的应用前景。然而，这些议定书在理论和实践之间仍存在一些差距。具体地说，仍然缺少有限密钥大小分析，并且没有考虑强度波动。针对有限密钥长度效应，首先给出了NPP-TFQKD在有限密钥长度区域内抵抗集体攻击的密钥速率，然后证明了它可以抵抗相干攻击。为了处理强度涨落，我们给出了四强度诱饵态NPP-TFQKD的解析公式和一个实用的强度涨落模型。最后，通过详细的仿真，我们表明NPP-TFQKD仍然可以保持其高的密钥速率和长的可达距离的优势。
2019-04-16 quant-ph
Composable Continuous-Variable Multi-User QKD with Discrete Modulation: Theory and Implementation
本文将离散调制连续变量QKD协议推广至点对多点场景，完成多场景安全分析与密钥率推导，经10公里无源光网络实验验证，可依托低成本商用电信组件支撑多用户安全量子接入网络。
2025-09-12 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
Performance analysis for OFDM-based multi-carrier continuous-variable quantum key distribution with arbitrary modulation protocol
多载波连续变量量子密钥分发（CV-QKD）被认为是一种很有前途的方法，以提高密钥速率（SKR）比现有的单载波CV-QKD方案。然而，在N个子载波的不完美的多载波量子态制备过程中引入的额外的过量噪声将限制系统的性能。针对基于正交频分复用（OFDM）的多载波CV-QKD，提出了一种系统的调制噪声模型。随后，结合单载波CV-QKD的安全性分析方法，对任意调制协议（如QPSK、256 QAM和高斯调制协议）下的多载波CV-QKD的性能进行了定量评估。仿真结果表明，在实际系统参数下，即使在实际调制不理想的情况下，增加载波数N仍能显著提高多载波CV-QKD的SKR。具体地，多载波CV-QKD的总SKR可以通过仔细选择N来优化。该模型为未来多载波CV-QKD的实验实现提供了一个可行的理论框架。
2022-12-22 quant-ph
Optimization of Secret Key Rate for BB84 under Collective Rotation Noise
本文研究了在集体旋转噪声影响下BB84协议的安全性能，通过理论量子信息框架分析了量子比特误码率、互信息和秘密密钥率等关键安全参数，并提出了噪声工程策略以在最小化窃听者信息访问的同时保持秘密密钥率的降级较小。
2026-06-24 quant-ph
Security of quantum key distribution from generalised entropy accumulation
本文提出一个形式化框架，利用广义熵累积工具，将一般QKD协议对一般攻击的安全性证明归约为对集体攻击的安全性证明，并可直接处理准备-测量协议。
2023-11-18 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
Optimal eavesdropping on QKD without quantum memory
研究了在窃听者不能访问量子存储器的情况下，BB84、六态和SARG 04量子密钥分发协议的安全性。在这种情况下，Eve最常用的策略是使用适当的POVM来测量她的辅助设备，该POVM旨在利用将在协议的筛选阶段期间发布的测量后信息。在对Eve可访问的所有参数进行优化后，我们的方法为六状态和SARG 04对无记忆对手的安全性提供了新的界限。特别是，对于六状态协议，我们表明，可以提取安全密钥的最大QBER从12.6%（集体攻击）增加到20.4%，无记忆的假设。
2011-07-27 quant-ph
Twin-field Quantum Key Distribution without Phase Post-Selection
双场量子密钥分发（TF-QKD）协议及其变体，例如基于发送或不发送的相位匹配（PM）QKD和TF-QKD，是非常有吸引力的，因为它们能够克服用于没有中继器的QKD协议的众所周知的速率损耗限制：$R=O(η)$，其中$η$代表信道透射率。然而，所有这些协议都需要主动阶段随机化和后选择，这在其安全性证明中起着至关重要的作用。反直觉地，我们发现在TF-QKD中，即使在编码模式中的相位随机化和后选择都被移除，也仍然有可能击败速率损失限制，这意味着我们最终的安全密钥速率为$R=O(\sqrtη)$。此外，我们的协议是在实践中更可行的，更有前途的，因为它在有效距离的最终密钥率较高。我们的安全性证明既能抵抗集体攻击，又能在渐近情况下抵抗相干攻击
2019-03-22 quant-ph
Performance Analysis of Free-space Quantum Key Distribution Using Multiple Spatial Modes
在衍射受限的近场传输条件下，自由空间光量子密钥分发（QKD）系统可以利用多个空间模式来提高密钥传输速率。在这里，我们分析了使用非正交平顶聚焦光束的量子密钥分配。虽然他们遭受的速率惩罚，他们易于实现，使他们成为一个有吸引力的替代研究正交拉盖尔-高斯（LG）模式。实际上，在存在湍流的情况下，非正交模式可以实现比LG模式更高的QKD速率。
2021-05-05 physics.optics quant-ph
Asymptotically Optimal prepare-measure Quantum Key Distribution Protocol
针对制备-测量QKD协议的最优安全界限问题，论文提出协议抽象并分析正交与非正交编码情形，给出不同C-NOT攻击下的渐近最优QBER界限。
2023-08-19 quant-ph
Photonic verification of device-independent quantum key distribution against collective attacks
在本文中，我们采用理论和实验的努力，并实现了基于光子设置的设备无关的QKD的原理验证。在理论方面，我们通过结合不同的方法，即随机后选择，噪声预处理，并开发了数值方法来估计的关键率通过冯诺伊曼熵的实际设备的缺陷，提高了损失容忍度。在实验方面，我们开发了一种高质量的偏振纠缠光子源，实现了最先进的（预示）探测效率约87.5%。这种效率优于以前的光子实验，涉及无环孔贝尔测试。总之，我们表明，测得的量子相关性足够强，以确保在光纤长度高达220米的正密钥速率。我们的光子平台可以以高速率和电信波长产生纠缠光子，这对于长距离的高速产生是理想的。这一结果为完全实现与光子器件无关的量子密钥分配迈出了重要的一步。
2022-03-21 quant-ph
An absolutely secure QKD scheme with no detection noise, entanglement and classical communication
介绍了一种新的量子通信方案，它是经典Kish-Sethuraman（KS）密码的量子实现。首先，接收方使用额外的加密将消息弹回，然后删除原始加密，并由发送方重新发送消息。这个操作的机械类比是使用两个挂锁;一个由接收器和一个由接收器。我们表明，旋转的偏振是一个运营商，满足所需的条件提供单光子通信的KS加密运营商。这种新方法不仅简单，而且有几个优点。Evasdropper提取零信息，即使她对状态执行量子测量。通信可以通过两个公开同意的正交状态来完成。因此，不存在固有的检测噪声。通信不需要经典信道和纠缠态。
2005-09-15 quant-ph
Finite-key analysis for twin-field quantum key distribution with composable security
长距离量子密钥分发（QKD）长期以来严重依赖于可信中继或量子中继器，存在安全威胁或远未实现。最近，已经提出了一种称为双场（TF）QKD及其变体的解决方案来克服这一挑战。然而，大多数安全证明是复杂的，其中大多数只能确保安全性免受集体攻击。到目前为止，只有在渐近资源假设下才能给出完整而简单的安全性证明。在这里，我们提供了一个可组合的有限密钥分析的相干状态为基础的TF量子密钥分配与严格的安全性证明，对一般的攻击。此外，我们开发了最佳的统计波动分析方法，显着提高高损失的体制下的密钥速率。结果表明，基于相干态的TF-QKD是实用可行的，具有近千公里的应用潜力。
2019-11-20 quant-ph
Non-Orthogonal Multiple Access-Based Continuous-Variable Quantum Key Distribution: Secret Key Rate Analysis and Power Allocation
本文提出一种基于非正交多址接入的连续变量量子密钥分发系统，通过优化功率分配算法提升了密钥率，并在不同环境下保持稳定性。
2025-12-07 quant-ph
QKD-Integrated Quantum Noise Stream Cipher: An Overview
Indian Institute of Technology Roorkee（印度技术学院鲁尔凯拉）；Tamagawa University（多摩川大学）；Northwestern University（西北大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究综述量子噪声流密码（QNSC）的原理、安全模型及与量子密钥分发（QKD）的集成，分析两层安全交互，调研相关实验进展，指出实用化全集成量子安全光通信网络的挑战与未来方向。
2026-07-30 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
Differential phase encoded measurement-device-independent quantum key distribution
我们提出了一种与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）方案，该方案利用三个正交时间仓态的线性叠加的单光子来产生密钥。正交状态对应于由两个（可信）源使用的延迟线干涉仪中的三个不同路径。关键信息是基于由不可信的第三方Charles获得的测量结果解码的，Charles使用分束器来测量通过两个延迟线的不同路径的脉冲之间的相位差。该方案结合了差分相移（DPS）QKD和MDI-QKD的优点。它对相位波动更鲁棒，并且还确保了对检测器侧信道攻击的保护。我们证明了无条件的安全性，证明了一个等价的协议，涉及两个可信方之间的共享纠缠。我们表明，我们的协议的安全密钥速率比较以及现有的协议在渐近制度。对于我们的协议的诱饵状态的变体，我们使用相位后选择技术评估的安全密钥速率。最后，我们估计的比特错误率和相位错误率，在有限的密钥制度。
2021-02-23 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
Security Bounds for Quantum Cryptography with Finite Resources
实用的量子密钥分发（QKD）协议必须在有限时间内运行，因此，仅交换有限量的通信。这与大多数关于QKD安全性的标准结果相反，这些结果仅在传输信号的数量接近无穷大的情况下才成立。本文在通信量有限的现实假设下分析了量子密钥分配的安全性。在一般形式主义的水平上，我们提出了新的结果，有助于简化QKD协议的实际实现：特别是，我们表明，对称化步骤，这是某些安全证明所需要的（例如，基于de Finetti表示定理的证明），在实际实现中可以省略。此外，我们演示了如何双向和解协议可以考虑在安全分析。在数值估计的水平上，我们提出了有限资源的“设备无关的安全”对集体攻击的界限。
2008-06-01 quant-ph
Simple and Fast Polarization Tracking algorithm for Continuous-Variable Quantum Key Distribution System Using Orthogonal Pilot Tone
针对连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统中信道偏振态随机变化，特别是快速偏振态扰动的影响，提出了一种简单快速的偏振态跟踪算法，并进行了实验验证。该算法采用正交导频方案实现，其中一个导频用于估计极化旋转角，另一个用于补偿极化扰动引入的相位噪声。同时，残余影响的精确补偿与实值FIR滤波器的帮助下。在这种情况下，由偏振扰动引入的过量噪声被有效地抑制。实验结果表明，该算法可以跟踪极化置乱速率为12.57krad/s的目标，并具有良好的参数估计性能。实验结果表明，与恒模算法（CMA）等传统极化跟踪算法相比，该算法的极化跟踪能力得到了显著提高。仿真结果表明，该算法可实现188.50 Mrad/s的极化跟踪，且跟踪速度更快。该方法为光纤CV-QKD的实际应用提供了有效的技术手段。
2023-03-21 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
Discrete-variable quantum key distribution with homodyne detection
大多数量子密钥分发（QKD）协议可以根据经典信息的编码方式分为离散变量（DV）协议和连续变量（CV）协议。我们提出了一个协议，结合了最好的两个世界-简单的量子态准备DV-QKD与成本效益和高带宽的零差检测器中使用的CV-QKD。我们提出的协议具有两个高度实用的特点：（1）它不需要诚实的各方共享相同的参考相位（如CV-QKD中所要求的）和（2）解码基的选择可以在测量后执行。我们还证明了所提出的协议的安全性在渐近极限下的集体攻击的假设。我们的模拟表明，该协议是适合于安全和高速实用的密钥分发在城市的距离。
2021-12-27 quant-ph
Security of differential phase shift QKD from relativistic principles
针对DPS QKD协议长期缺乏完整安全性证明的问题，本研究结合量子信息论、量子光学和相对论技术，首次提出了抵御一般性攻击（含有限尺寸效应）的完整安全性证明，并揭示了相干攻击强于集体攻击。
2025-01-21 quant-ph
An improved two-way continuous-variable quantum key distribution protocol with added noise in homodyne detection
通过在接收端的零差检测中加入适当的随机噪声，提出了一种改进的双向连续变量量子密钥分发（CV QKD）协议，并分析了该协议抵抗一般集体攻击的安全性.在集体纠缠克隆攻击下的仿真结果表明，尽管双向信道间的相关性使密钥速率相对于不相关信道略有下降，但双向协议的性能仍远优于单向协议.重要的是，在检测中增加的噪声是有益的秘密密钥速率和可容忍的额外噪声的双向协议。具有90%的合理协调效率，具有添加噪声的双向CV QKD允许在60 km光纤距离上分发密钥。
2013-05-05 quant-ph
Long-distance continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution with discrete modulation
提出了一种离散调制的长距离连续变量测量设备无关的量子密钥分发（CV-MDI-QKD）协议。这类离散调制方案与高效纠错码具有良好的兼容性，即使在低信噪比（SNR）下也具有较高的协调效率。安全性分析表明，该协议在渐近极限下是安全的，可以抵抗任意集体攻击。由于采用了离散调制，该协议实现简单，在最大传输距离方面优于已有协议，有效解决了高斯调制CV-MDI-QKD协议的瓶颈问题。
2018-12-14 quant-ph
Orthogonal Quantum Krylov Diagonalisation
Université de Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA实验室）；TotalEnergies（道达尔能源）
研究旨在改进量子多体哈密顿量低能谱计算方法。提出正交量子克里洛夫子空间对角化（OQKD）框架，通过算子层面的兰索斯递归实现正交量子化，无需重叠矩阵正则化，还引入重启态制备协议，提升了算法性能与稳定性。
2026-07-20 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
Floodlight Quantum Key Distribution: Demonstrating a New Framework for High-Rate Secure Communication
泛光量子密钥分发（FL-QKD）是一种完全不同的QKD范式，可以在不进行复用的情况下在大城市区域距离上实现Gbit/s密钥速率[Phys. Rev. A 94，012322（2016）]。它是一种双向协议，每比特持续时间传输许多光子，并采用高增益光放大器，这两种协议都不能被现有的QKD协议用来减轻信道损耗。FL-QKD使用远大于调制速率的光带宽，并使用独特的宽带零差接收器执行解码。FL-QKD的关键是Alice从光子对源注入光子-除了用于密钥生成的光-到她发送给Bob的光中。这种注入使Alice和Bob能够量化Eve的入侵，从而保护FL-QKD免受集体攻击。我们的概念验证实验包括10 dB的传播损耗-相当于50 km的低损耗光纤-并且对于100 Mbit/s的调制速率实现了55 Mbit/s的密钥速率（SKR），与现有技术系统对于1 Gbit/s的调制速率的1 Mbit/s的SKR相比[Opt. Express 21，24550-24565（2013）]，分别代表密钥效率（SKE）（每通道使用的比特数）和SKR（每秒比特数）的约500倍和约50倍的改进。
2016-10-15 quant-ph
On the Optimality of Basis Transformations to Secure Entanglement Swapping Based QKD Protocols
本文讨论了基变换作为基于纠缠交换的量子密钥分发协议的安全度量的最优性。为了估计安全性，我们专注于对手从集体攻击策略的通用版本中获得的原始密钥位上的信息。在本文描述的场景中，分析了一方或双方合法方作为反措施的一般基变换的应用。在这种情况下，我们表明，角度，描述这些基础变换可以优化相比，应用程序的阿达玛操作，这是标准的基础上的变换，经常在文献中找到。作为一个主要的结果，我们表明，对手的信息可以减少到约0.20752的量时，使用一个单一的基础变换和约0.0548的量时，结合两个不同的基础变换。与使用Hadamard操作的其他协议相比，这少于一半的信息，因此代表了关于基于纠缠交换的协议的安全性的优点。
2013-07-22 quant-ph
Security of Device-independent Quantum Key Distribution under Sequential Attack
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学前沿与基础科学学院）；Department of Physics and Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort), National Cheng Kung University（国立成功大学物理系及量子前沿研究与技术中心(QFort)）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Indian Institute of Technology Indore（印度理工学院印多尔分校）；Department of Physics, Hooghly Mohsin College（胡格利莫辛学院物理系）
本文研究了在连续攻击场景下设备无关量子密钥分发的安全性，分析了窃听者如何通过连续交互产生有效噪声并保持贝尔不等式 violation，展示了这种策略在特定参数范围内与最优集体攻击的相似性。
2026-05-19 quant-ph
The future of secure communications: device independence in quantum key distribution
本文综述设备无关量子密钥分发（DI-QKD），分析其基于非局域关联的安全机制、面临的实验漏洞、各类协议与安全证明方法、半设备无关模型及实验进展，探讨其商业化部署挑战与安全通信未来潜力。
2025-11-12 quant-ph
Composable Finite-Size Security of High-Dimensional Quantum Key Distribution Protocols
针对现有高维量子密钥分发安全性分析局限于渐近场景、实用性不足的问题，本文提出仅依赖可实现测量的通用协议可组合有限长安全性证明，给出可变长度安全性论证以提升期望密钥率，适配星载等湍动大气场景。
2025-11-19 quant-ph
