Fibre polarization state compensation in entanglement-based quantum key distribution
使用偏振编码的量子密钥分发（QKD）可能难以在部署的电信光纤上实现，因为光纤链路的路由几何形状和双折射可能改变传播光子的偏振状态。这些改变导致基失配，从而导致量子误码率（QBER）增加。在这项工作中，我们展示了一种技术，用于动态补偿光纤引起的状态变化在QKD系统部署的光纤。该补偿方案包括使用随机优化算法使QBER最小化的反馈回路。
2021-07-16 quant-ph
Passive faraday mirror attack in practical two-way quantum key distribution system
法拉第镜（FM）在保证即插即用的双向量子密钥分发（QKD）系统的稳定性方面起着非常重要的作用。然而，实际的FM是不完美的，这不仅会引入额外的量子比特错误率（QBER），而且会留下漏洞，夏娃间谍的秘密密钥。本文提出了一种基于FM不完全性的双向QKD系统中的被动法拉第镜攻击。我们的分析表明，如果FM是不完美的，由Alice发送的四个状态所跨越的希尔伯特空间的维度是三个而不是两个。这样，Eve就可以用一组属于三维空间的POVM算子来区分这些状态，这将降低她的攻击所导致的QBER。此外，还得到了实际QKD系统中FM的不完整程度与透过率之间的关系。结果表明，Eve成功加载攻击的概率迅速地依赖于FM的不完善程度，但Eve攻击引起的QBER随FM的不完善程度变化不大。
2012-03-04 quant-ph
Fundamental Limits on QBER and Distance in Quantum Key Distribution
University of York（约克大学）
本文研究了量子密钥分发中QBER与传输距离的基本限制，通过信息论极限和物理噪声模型，确定了安全通信的理论边界。
2026-10-15 math-ph math.MP physics.app-ph
Low-error encoder for time-bin and decoy states for quantum key distribution
本文提出一种基于嵌套Sagnac和Mach-Zehnder干涉仪的时间仓编码器MacZac，利用单个相位调制器实现诱骗态与态制备，具有超低本征QBER和高稳定性，可作为高性能低成本QKD系统的关键组件。
2023-11-03 quant-ph
Time-Bin BB84 QKD System Using Indium Phosphide and Silicon Nitride Photonic Integrated Circuits
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
提出一种双芯片InP-SiN光子QKD系统，集成片上脉冲生成与可重构解码，实现时间-比特BB84协议，在150-250公里光纤上以kbps速率生成密钥，QBER低于4%。
2026-06-23 quant-ph
Long-term Performance Analysis of a Commercial QKD Device Under Real-world Deployment Conditions
Military Institute of Engineering (IME)（军事工程学院）；Embrapii Competence Center in Quantum Technologies (QuIIN), SENAI CIMATEC（量子技术能力中心（QuIIN），SENAI CIMATEC）；Institute of Computing (IComp), Federal University of Amazonas（亚马逊联邦大学计算研究所）
本文研究了ID Quantique的Clavis XGR在巴西Hermes量子网络中的长期性能，分析了其在不同光纤链路下的密钥率、量子比特误码率、可见性和探测计数等关键指标，揭示了热带气候下商业QKD系统在实际部署中的表现和热瓶颈。
2026-05-19 quant-ph
Deployment Opportunities for DPS-QKD in the Co-Existence Regime of Lit GPON / NG-PON2 Access Networks
我们展示了GPON和NG-PON 2的成本效益QKD集成。对于13.5 km的2：16分裂PON，以5.1e-7安全比特/脉冲和3.28%的QBER完成操作，对于19个经典信道具有0.52%的共存代价。
2020-04-27 eess.SP quant-ph
Quantum Bit Error Rate Analysis in BB84 Quantum Key Distribution: Measurement, Statistical Estimation, and Eavesdropping Detection
KIIT International School（KIIT国际学校）
本文分析BB84协议中量子比特误差率（QBER）的计算、统计估计方法及其在窃听检测中的作用，探讨了有限密钥场景下的置信区间估计方法，并讨论了改进协议以增强不同QKD系统抗窃听能力的策略。
2026-03-28 cs.CR quant-ph
Equivalence of space and time-bins in DPS-QKD
DPS-QKD中的密钥生成效率和安全性随着路径延迟或时间仓叠加的数量的增加而提高。我们证明了利用时间仓实现叠加态，并与基于路径的叠加建立了等价关系，从而为差分相移量子密钥分发（DPS-QKD）提供了一种更简单的高阶叠加态实现方法.我们建立了DPS-QKD，超过105公里的单模光纤，量子误码率小于15%，安全密钥速率为2 kbps。使用时间保护带，QBER降低到小于10%，但密钥速率降低了20%。
2022-07-11 quant-ph
Error estimation at the information reconciliation stage of quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）为两个不同方之间通过量子信道和可信公共信道进行安全通信提供了一种实用的解决方案。在这项工作中，我们考虑不同的方法来量子误码率（QBER）估计的信息协调阶段的后处理过程。对于采用低密度奇偶校验（LDPC）码的协调方案，我们开发了一种新的基于征兆的QBER估计算法。该算法适用于非规则LDPC码，并考虑了删截和缩短比特。在一个真正的QKD设置测试我们的方法，我们表明，该方法结合了传统的QBER估计技术的算法，可以提高QBER估计的准确性。
2018-12-17 cs.IT math.IT quant-ph
Machine Learning Techniques for Enhancing Quantum Key Distribution
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）
本文综述了机器学习技术在提升量子密钥分配系统安全性和性能方面的应用，涵盖参数优化、攻击检测、协议选择、密钥性能预测和量子网络管理等五个方面。
2026-03-07 quant-ph
Beam-splitter-free, high-rate quantum key distribution inspired by intrinsic quantum mechanical spatial randomness of entangled photons
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Dharwad（达瓦德印度理工学院）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究提出一种无需光束分离器的高密量子密钥分发方案，利用纠缠光子的内在空间随机性，实现高密钥率、低误码率和无偏差的QKD
2026-02-27 quant-ph
Geometric phase-assisted simple phase compensation enabling quantum key distribution using phase-shifted Bell states
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）
本文提出一种简单且灵活的相补偿方案，通过消除贝尔态中的任意相对相位来提升量子密钥分发的安全性，实验显示其能有效恢复纠缠质量并降低量子比特误码率。
2026-04-14 physics.optics quant-ph
Hyperentangled Time-bin and Polarization Quantum Key Distribution
基于光纤的量子通信网络目前在没有量子中继器的情况下受到限制。已经提出了基于卫星的量子链路来扩展网络域。我们已经开发出一种量子通信系统，适用于现实的星地通信。在此系统中，我们实现了Bennett，Bennard和Mermin于1992年提出的基于纠缠的量子密钥分发（QKD）协议（BBM92），在所有基站中实现了低于2 $\%$的量子误码率（QBER）.更重要的是，我们展示了一个更高维度的基于超纠缠的QKD协议的低QBER执行，使用光子同时纠缠在偏振和时间仓，导致显着更高的安全密钥速率，在成本增加的技术复杂性和系统大小。我们表明，我们的协议是适合的空间到地面链路，多普勒频移补偿后，并验证其安全性，使用严格的有限密钥分析。此外，我们还讨论了与这些和其他量子通信协议相关的系统工程考虑，以及它们对利用光子自由度的依赖性。
2022-09-13 quant-ph
Energy-Time Entanglement-based Dispersive Optics Quantum Key Distribution over Optical Fibers of 20 km
在20 km长的光纤上实现了基于能量-时间纠缠的色散光学量子密钥分发（DO-QKD）。在实验中，通过硅波导中的自发四波混频产生了电信波段的能量-时间纠缠光子对。光子到达时间被记录用于密钥生成和安全性测试。光子到达时间的高维编码用于增加光子对的每次符合的信息。采用三级结构优化了仓筛选过程，显著降低了由于探测器和电子器件的时间抖动而引起的原始量子误码率（QBER）。在4比特/次的时间元编码格式下，原始密钥生成速率达到151 kbps，QBER为4.95%。实验结果表明，基于量子纠缠的DO-QKD可以高效、方便地实现，在未来的量子安全通信网络中具有巨大的应用潜力。
2019-01-20 quant-ph
O-Band Differential Phase-Shift Quantum Key Distribution in 52-Channel C/L-Band Loaded Passive Optical Network
在16 km的2：16分光PON上对一个具有成本效益的QKD发射机进行了评估，并产生5.10- 7个安全比特/脉冲。在0.93%和1.1%的低QBER降级下，与20个下行信道和1个上行信道共存是可能的。
2019-04-03 quant-ph
Phase-Remapping Attack in Practical Quantum Key Distribution Systems
量子密钥分发（QKD）可以用于在两个远程方之间生成秘密密钥。尽管QKD已经被证明对具有无限计算能力的窃听者是无条件安全的，但QKD的实际实现可能包含可能导致所生成的秘密密钥被泄露的漏洞。在本文中，我们提出了一个相位重映射攻击针对两个实际的双向QKD系统（即插即用系统和Sagnac系统）。我们表明，如果系统的用户不知道我们的攻击，在某些情况下，他们之间共享的最终密钥可能会受到损害。具体地说，我们证明了，在Bennett-Bennard 1984（BB84）协议的情况下，当量子比特错误率（QBER）在14.6%和20%之间时，我们的攻击使最终密钥不安全，而如果两个用户不知道我们的攻击，相同范围的QBER值已被证明是安全的;此外，我们展示了三种情况下，与现实的设备，获得积极的密钥率没有考虑特洛伊木马攻击，但事实上没有密钥可以蒸馏。我们的攻击是可行的，只有目前的技术。因此，为了确保绝对安全，了解我们的攻击非常重要。在寻找我们的攻击，我们最小化QBER的一般POVM描述的个人测量，这与标准的量子态歧视问题有一些相似之处。
2007-03-06 cs.IT math.IT quant-ph
Field Experimental "Star Type" Metropolitan Quantum Key Distribution Network
量子密钥分发（QKD）网络是近年来研究的热点。由于量子信息的特殊性，构建一个无可信中继的全连通量子密钥分发网络是一个极具挑战性的问题。在这封信中，我们报告的第一个实现的QKD网络没有可信中继，覆盖大城市的商业骨干光纤网络。星型拓扑四用户QKD网络使用量子路由器（QR）自动寻址量子信号，网络中的每个用户都可以同时接收和分发量子密钥。两个地理上分离的节点之间的最长和最短光纤长度分别为42.6km和32km，最大平均量子误码率（QBER）低于8%。这一结果为QKD在现有网络中的应用开辟了新的可能性。
2007-08-27 quant-ph
Towards Scalable Quantum Key Distribution: A Machine Learning-Based Cascade Protocol Approach
针对量子密钥分发（QKD）可扩展性不足的问题，提出将机器学习自编码器与Cascade纠错协议结合的方法，可超99%准确率预测QBER和密钥长度，大幅降低纠错时间，提升QKD系统效率与实用性，为高吞吐量可扩展QKD树立新基准。
2024-09-12 quant-ph
A Security-Aware Nonlinearity Study of FPGA-Based Time-to-Digital Converters for Quantum Key Distribution Systems
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文研究FPGA基时间到数字转换器的非线性对量子密钥分发系统定时指标的影响，提出基于LUT辅助延迟塑造的缓解策略，降低非线性导致的误码率并提升密钥分量。
2026-03-31 cs.AR quant-ph
Probeless vs Probe-Based Variable-Strength Eavesdropping in Quantum Key Distribution
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；NVIDIA（英伟达）
本文比较QKD中基于探针的弱测量与无探针部分测量窃听，计算信息增益和QBER，并通过兼容数据中心的BB84实验验证部分测量模型及实际攻击可行性。
2025-09-30 quant-ph
Machine Learning for Specialized QKD Aspects: A Survey of Adaptive Protocols, Free-Space Links, 6G Integration, and Steerability-Aware Security
Qatar University（卡塔尔大学）
该综述聚焦自适应、非地面及应用集成QKD系统，梳理了ML、RL及QML在QKD多类特定场景的应用，分析了各主题的问题、方案与增益，并指出了相关开放挑战。
2026-08-19 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 scalable network for simultaneous pairwise quantum key distribution via entanglement-based time-bin coding
提出了一种可扩展的星形量子密钥分发（QKD）光纤网络。我们使用宽带光子对的波分解复用（WDM）来同时在多对参与者之间建立密钥交换。我们的QKD系统是第一个使用BBM 92时间仓编码的四个参与者的基于纠缠的网络，也是第一个仅通过基于光子到达时间的时钟恢复实现定时同步的网络。我们演示了任何可能的参与者组合之间的同时二分密钥交换，并表明量子误码率（QBER）本身可以用来通过小的温度调整来稳定干涉仪中的相位。密钥分发对网络中的偏振波动不敏感，即使在具有挑战性的环境条件下也可以使用部署的光纤进行密钥分发。我们表明，我们的网络可以很容易地扩展到34个参与者通过使用一个标准的阵列波导光栅的WDM与100 GHz的信道间隔和可重构的网络连接是可能的波长选择开关。在现场测试中，我们展示了6.3 bit/s的安全密钥速率，QBER为4.5%，总光纤长度为108 km，两个参与者之间部署了26.8 km的光纤，具有高稳定性。我们的系统具有相对简单的接收器模块设计，并且能够在没有可信节点的情况下将QKD网络扩展到超过100 km的距离和超过100个用户。利用这样的网络，可以建立大城市规模的安全通信基础设施。
2022-04-27 physics.optics quant-ph
High-Fidelity Coherent-One-Way QKD Simulation Framework for 6G Networks: Bridging Theory and Reality
TECNALIA, Basque Research and Technology Alliance (BRTA)（巴斯克研究与技术联盟）；InnoCube P.C.（InnoCube公司）；University of Western Macedonia（西马其顿大学）；University of Thessaly（色萨利大学）
针对6G网络中QKD设备昂贵、设计工具缺乏的问题，本文提出高保真COW-QKD仿真框架，定义QBER与密钥率指标，并通过三种传输距离及有无窃听者的真实实验验证其准确性。
2025-01-21 cs.SY eess.SY quant-ph
Recovery-Induced Erasure Attack on QKD Systems
Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）；Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学科学与工程学院量子计算中心）；STARTOVA UMK Sp. z o.o.（STARTOVA UMK有限责任公司）
本研究揭示了基于探测器恢复非线性的擦除攻击机制，展示了其在QKD系统中的安全漏洞及对传统防护措施的挑战。
2026-03-03 quant-ph
Quantum key distribution over a 72 dB channel loss using ultralow dark count superconducting single-photon detectors
报道了利用超导纳米线单光子探测器（SSPD，SNSPD）在72 dB信道损耗下进行的首次量子密钥分发（QKD）实验，暗计数率（DCR）为0.01 cps.通过引入冷光学带通滤波器，阻止了SSPD在室温下以黑体辐射为主的DCR。我们采用差分相移QKD（DPS-QKD）方案与1 GHz的系统时钟速率。当色散位移光纤（DSF）长度为336 km（72 dB损耗）时，量子比特误码率（QBER）低于3%，这足以生成安全密钥。
2014-08-04 cond-mat.supr-con cs.CR physics.optics
Optimization of Information Reconciliation for Decoy-State Quantum Key Distribution over a Satellite Downlink Channel
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文针对低地球轨道卫星下行链路QKD密钥生成量少的问题，通过建立包含链路几何、闪烁效应和诱骗态信号强度的时变QBER精确模型，优化信息协调效率，使诱骗态BB84协议的安全密钥长度在现实场景下提升近3%。
2025-11-07 cs.CR cs.IT math.IT
System design and realisation towards optimising secure key bits in free space QKD
本文提出了一个实用且系统的 QKD 实现框架，涵盖设备校准、同步、光学对准和密钥后处理，并集成 EPCD 协议以提升密钥生成率，为安全量子通信系统的研究与部署提供了通用工具。
2025-08-14 physics.optics quant-ph
Entangled Quantum Key Distribution Over Two Free-Space Optical Links
我们报告的第一个实时实施的量子密钥分发（QKD）系统使用纠缠的光子对发送两个自由空间光学望远镜的链接。纠缠光子对产生的II型自发参量下转换源放置在一个中心，潜在的不可信的位置。两条自由空间链路的距离分别为435米和1，325米，总间隔为1，575米。该系统依赖于被动偏振分析单元、用于同步的GPS定时接收器和定制编写的软件来执行完整的QKD协议，包括纠错和隐私放大。在夜间超过6.5小时的时间里，我们观察到平均原始密钥生成速率为565比特/秒，平均量子误码率（QBER）为4.92%，平均安全密钥生成速率为85比特/秒。
2008-09-15 quant-ph
Pre-fixed Threshold Real Time Selection Method in Free-space Quantum Key Distribution
自由空间量子密钥分发（QKD）允许双方在地面站之间、移动平台之间，甚至在星地量子通信中无条件安全地共享随机密钥。大气湍流会引起透射率的波动，进而影响量子误码率（QBER）和安全密钥速率。以前对抗大气湍流的后选择方法需要在所有量子传输之后确定阈值。相比之下，在这里我们提出了一种新的方法，即使在量子传输之前，我们也可以预先确定最佳阈值。因此，接收方可以立即丢弃无用的数据，从而大大减少了数据存储需求和计算资源。此外，我们的方法可以应用于各种协议，包括，例如，不仅是单光子BB84，但也渐近和有限大小的诱饵态BB84，这可以大大增加其实用性。
2017-12-24 quant-ph
Dynamic DV-QKD Networking in Fully-Meshed Software-Defined Optical Networks
我们第一次展示了一个四节点的无可信节点的城域网络配置与动态离散变量量子密钥分发DV-QKD网络功能在四个光网络节点。该网络允许在网络的两个节点之间动态部署任何QKD链路，同时利用QKD感知的集中式软件定义网络（SDN）控制器来提供交换和重新路由的动态性。从量子误码率、密钥传输率和经典信号误码率等方面，研究了在C波段，量子信道和经典信道共存的可行性，其中量子信道和经典信道均位于现场部署的城域网和实验室光纤（<10 km）上。此外，共存分析多跳配置使用不同的切换场景。当与量子信道间隔150 GHz的经典信道共存时，多条链路的密钥速率下降了43%.这是由于来自拉曼散射的噪声泄漏到Bob DV-QKD单元的内部滤波器的100 GHz带宽中。当量子和最近的经典信道之间具有150 GHz间隔的四个经典信道共存时，由于拉曼噪声、其他非线性和高聚合发射功率的组合，量子信道恶化得更快，导致QBER值超过6%的阈值，导致SKR在每个信道7 dB的发射功率下达到零bps的值。此外，共存的量子信道和六个经典信道通过现场部署的光纤测试网络进行检查。
2022-06-15 cs.SY eess.SY quant-ph
Multiplexing of Continuous-Variable and Discrete-Variable Quantum Key Distribution Systems over Fibered and Free-Space Channels
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦量子技术研究中心，帕多瓦大学）；Sorbonne Université, CNRS, LIP6（索邦大学，法国国家科学研究中心，LIP6实验室）；ONERA, DOTA, Paris Saclay University（法国航空国防研究院，DOTA部门，巴黎萨克雷大学）
该研究首次实验验证了CV-QKD与DV-QKD系统在光纤及620米城市自由空间链路的WDM复用，实现了异构量子通信网络的实用化构建。
2026-08-21 quant-ph
Secure Medical Data Transmission Using Quantum Key Distribution and Post-Quantum Cryptography in Real-World Fiber Networks
Quantum Optics Jena GmbH（量子光学耶拿有限公司）；Institute of Applied Physics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所）；Max Planck School of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学马克斯·普朗克光子学院）；University of Applied Sciences Nordhausen（诺德豪森应用技术大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本研究在德国图林根州部署了140公里光纤的量子安全网络，结合QKD与PQC技术，实现无需修改现有医疗系统的远程医疗安全传输，验证了量子安全关键基础设施的实用框架。
2026-09-14 quant-ph
Optimizing Quantum Key Distribution Network Performance using Graph Neural Networks
School of Computer Science and Engineering (SCOPE)（计算机科学与工程学院）；Vellore Institute of Technology（维洛雷理工学院）
本文提出利用图神经网络优化QKD网络，提升密钥率和安全性
2025-11-20 cs.CR cs.LG cs.NI
Time-Interleaved C-band Co-Propagation of Quantum and Classical Channels
本研究提出时间交织技术，将QKD脉冲嵌入经典数据帧间隙，实现C波段量子与经典信道共传且互不牺牲性能，实验验证了不同距离下的传输性能，经典信道功率达现有C波段共存研究最高水平。
2023-10-10 cs.CR cs.NI quant-ph
End-to-End Quantum Key Distribution Across Hybrid Fiber and Free-Space Links with All-Optical Encoding Conversion
Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Faculty of Exact Sciences, Tel Aviv University（特拉维夫大学理学院雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学系）；School of Electrical Engineering, Iby and Aladar Fleischman, Faculty of Engineering, Tel Aviv University（特拉维夫大学工程学院艾拜和阿拉达尔·弗莱什曼电气工程系）；HEQA Security（HEQA安全公司）；Racah Institute of Physics, Faculty of Science, The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学理学院拉卡物理研究所）
研究如何实现跨混合光纤和自由空间链路的端到端量子密钥分发，利用全光编码转换执行诱骗态BB84协议，在不同大气条件下实现连续安全密钥生成，验证光子级操作，确立编码转换为实用接口，为量子网络应用提供构建模块。
2026-07-15 physics.optics quant-ph
