Dynamic Continuous Variable Quantum Key Distribution for Securing a Future Global Quantum Network
本文面向全球量子网络安全，分析三层QKD架构并计算多类CVQKD链路的有限尺寸密钥率，提出基于动态SKR的链路容量路由度量以实现时空密钥分发。
2025-02-17 quant-ph
From Received Power to Certified Secret Keys: A General Method for Bridging Classical FSO Link Budgets and Decoy-State QKD
本文提出一种通用接口，将经典自由空间光链路预算与诱骗态量子密钥分发相连接，实现从接收功率到可认证密钥的转换，并通过数值模拟给出不同大气条件下的性能预测。
2026-09-28 quant-ph
Experimental demonstration of the DPTS QKD protocol over a 170 km fiber link
量子密钥分发（QKD）是一种很有前途的技术，旨在解决量子计算机的出现所带来的安全问题。虽然今天的主要理论方面已经发展得很好，但在可实现的链路距离和密钥速率方面的有限性能正在阻止该技术的大规模部署。最近的QKD协议使用多个自由度来编码量子态，可以增强系统性能。在这里，我们提出了实验演示的差分相位时移协议（DPTS）高达170公里的光纤链路。我们比较其性能与著名的相干单向（COW）和差分相移（DPS）协议，展示了更高的密钥速率高达100公里。此外，我们在同一光纤中传播经典信号，证明量子和经典光的兼容性。
2019-01-07 quant-ph
Sequential vs. Synchronized Entanglement Swapping: QKD Secret-Key Rate under Optimized Link-Layer Control
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
该研究对比顺序与同步纠缠交换机制对QKD密钥率的影响，发现顺序机制在同构链中性能最高领先同步机制19.1%，同步机制在慢链路场景长存储器寿命时略优，选择需结合存储器寿命与链路配置。
2026-10-15 cs.NI 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
Some Directions beyond Traditional Quantum Secret Sharing
我们研究了两个超越传统量子秘密共享（QSS）的方向。首先，来自不可克隆定理的对QSS的限制是，访问结构中的任何一对授权集都应该重叠。从应用的观点来看，这对秘密共享施加了不自然的约束。我们提出了一个概括，称为辅助QSS（AQSS），没有成对重叠的授权集的访问结构是允许的，提供一些股票被扣留的股票交易商。我们表明，不超过$λ-1$扣留的股份是必需的，其中$λ$是最小数量的{ \em部分链接类}之间的授权集的QSS。我们的结果意味着，这样的应用QSS不需要被阻挠的无克隆定理。其次，我们指出了一种结合QSS和量子密钥分发（QKD）的特点，以实现经典信息的量子共享的方法。我们观察到，在这种情况下，通常可以将QSS的安全性证明减少到QKD的安全性证明。
2008-05-07 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
Strategies for achieving high key rates in satellite-based QKD
量子密钥分发（QKD）是一种即将被广泛应用的量子技术。尽管如此，以实际速率将密钥分发到100公里以外仍然是一个重大挑战。规避纠缠光子对的有损地面传输的一种方法是部署光学卫星链路。优化这些非静态量子链路以产生尽可能高的密钥速率对于它们的成功操作至关重要。因此，我们开发了一种高亮度偏振纠缠光子对源和一个具有能够卫星跟踪的快速转向镜的接收器模块。我们采用这种最先进的硬件在距离为143公里的地面自由空间链路上分发光子，并提取高达每秒300比特的安全密钥速率。与基于光纤的链路相反，卫星下行链路中的信道损耗是时变的，并且链路时间被限制在几分钟内。因此，我们提出了一个基于模型的优化链路参数的基础上，当前的信道和接收机条件。该模型和我们的现场测试将证明有助于未来卫星任务的设计和操作，并在全球范围内以高速率推进密钥的分发。
2020-11-05 quant-ph
Agile and versatile quantum communication: signatures and secrets
敏捷加密允许在底层经典加密算法的安全性受到损害的情况下对加密核心进行资源有效的交换。相反，通用密码学允许用户切换密码任务，而无需了解其内部工作原理。在本文中，我们建议如何将这些相关的原则可以应用到量子密码学领域，明确地证明了两个量子密码协议，量子数字签名（QDS）和量子秘密共享（QSS），在相同的硬件发送方和接收方平台。至关重要的是，协议的不同之处仅在于其经典的后处理。该系统还适用于量子密钥分发（QKD），并且与部署的电信基础设施高度兼容，因为它使用标准的正交相移键控（QPSK）编码和外差检测。第一次，QDS协议进行修改，以允许在接收端的后选择，提高协议的性能。密码原语QDS和QSS是固有的多部，我们证明了他们是安全的，不仅当一个球员内部的任务是不诚实的，而且当（外部）窃听的量子信道是允许的。在我们第一次对敏捷和多功能量子通信系统的原理验证演示中，量子态以GHz速率分布。这允许使用我们的QDS协议在2km光纤链路上不到0.05ms和在20km光纤链路上不到0.2s内安全地签名一位消息。据我们所知，这也标志着连续变量直接QSS协议的首次演示。
2020-12-19 quant-ph
Coexistence of multiuser entanglement distribution and classical light in optical fiber network with a semiconductor chip
本文提出一种具有高模态重叠的半导体芯片以直接产生宽带偏振纠缠，在42 nm带宽内保真度超96%，并实现了与经典光共存的三用户连续量子纠缠分发，完成了安全密钥建立、图像加密及量子秘密共享，为兼容现实光纤网络的实用多方量子通信铺平道路。
2023-09-26 quant-ph
Feasibility of satellite-to-ground continuous-variable quantum key distribution
在全球范围内建立安全的通信链路是量子信息科学的一个主要潜在应用，但对底层技术也极具挑战性。虽然最近利用星地链路和利用单光子编码实现量子密钥分发的里程碑式实验表明，这一目标是可以实现的，但仍有必要进一步研究与经典光通信系统兼容的实用解决方案。在这里，我们研究的可行性，建立秘密密钥在卫星到地面的下行链路配置使用连续变量编码，这可以实现使用标准的电信组件认证的空间环境，并能够在高符号率。考虑到一个现实的信道模型和国家的最先进的技术，并利用轨道细分技术，以减轻波动的传输效率，我们发现积极的秘密密钥速率为低地球轨道的情况下，而有限大小的影响可能是一个限制因素较高的轨道。我们的分析确定了重要的实验参数的值的区域，其中密钥交换是可能的，并可以作为在这个方向上的实验工作的指导方针。
2020-07-20 quant-ph
Noise characterization for co-propagation of classical and CV-QKD signals over fiber and free-space link
本文研究经典信号与CV-QKD信号共传播时的噪声特性，实验表明实时CV-QKD接收机在12.8 km光纤上可达2.9 Mbit/s密钥率，但高发射功率下串扰导致性能下降。
2024-04-25 quant-ph
Surpassing the PLOB bound in continuous-variable quantum secret sharing using a state-discrimination detector
提出集成态鉴别探测器的SDD-CVQSS协议，消除了建立点对点链路的必要步骤，在传输距离和密钥率上超越传统CVQSS与PLOB界限，并利用后选择方案补偿长距离性能下降。
2025-08-13 quant-ph
Probabilistic Cutoffs in Homogeneous Quantum Repeater Chains
QuTech, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 QuTech）；Quantum Computer Science, EEMCS, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 EEMCS 量子计算机科学）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学 卡弗里纳米科学研究所）；College of Information and Computer Science, University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校 信息与计算机科学学院）
本文提出了一种无需跟踪链接年龄的概率截断策略，可在节点较少或基本链接生成概率较高的情况下提供与确定性策略相当的秘密密钥速率。
2026-02-16 quant-ph
Assisted Quantum Secret Sharing
来自不可克隆定理的量子秘密共享的一个限制是访问结构中的任何授权集对都应该重叠。从应用的观点来看，这对秘密共享施加了不自然的约束。我们提出了一个概括，称为辅助QSS（AQSS），没有成对重叠的授权集的访问结构是允许的，提供一些股票被扣留的股票交易商。我们表明，不超过$λ-1$扣留的股份是必需的，其中$λ$是最小数量的{ \em部分链接类}之间的授权集的QSS。这在QSS方案中很有用，其中股票交易商根据定义是诚实的，并且等价于秘密重构器。我们的结果意味着，这样的应用QSS不需要被阻挠的无克隆定理。
2004-07-26 cs.CR math.CO quant-ph
Trapped Ion Quantum Networking and Telecommunications Coexisting on One Fiber
Duke University（杜克大学）；University of Maryland（马里兰大学）
本研究首次实验证明，在承载以太网和5G流量的已部署2.8公里光纤上，囚禁离子量子网络与电信信号可共存，从而利用现有经典光纤基础设施实现量子链路。
2026-09-10 physics.atom-ph quant-ph
End-to-End QKD Using LEO Satellite Networks
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出了一种基于低轨卫星网络的端到端量子密钥分发方案，通过双场QKD和冗余异或转发协议实现全球范围内的安全密钥交换，实验表明该方案在提高安全性和密钥速率方面具有显著优势。
2026-03-06 quant-ph
Noise-immunity Kazan quantum line at 143 km regular fiber link
我们实验演示了喀山市和鞑靼斯坦共和国城市型村庄Apastovo之间143 km的长距离量子通信，使用量子密钥分发原型，由于子载波中的相位编码，网络线路和节点具有高抗噪性。平均密钥生成速率为每秒12位，在16.5小时的连续现场测试期间，距离为143公里，损失为37分贝。讨论了所展示的远程QKD系统的商业化前景。
2019-10-22 quant-ph
Continuous-variable quantum cryptography with an untrusted relay: Detailed security analysis of the symmetric configuration
我们考虑Pirandola等人的连续变量协议[Nature Photonics 9，397-402（2015），也参见arXiv. 1312.4104]，其中通过测量不可信的中继来建立秘密密钥。在这个网络协议中，两个授权方通过不安全的量子链路连接到一个不可信的中继。秘密相关产生的连续变量贝尔检测上执行传入的相干态。在目前的工作中，我们提供了一个详细的研究对称配置，中继是中间的各方。我们分析了对称窃听策略对量子链路明确表明，在固定的transmittance和热噪声，双模相干攻击是最佳的，明显优于基于独立纠缠克隆的单模集体攻击。这种优势表现在安全阈值和密钥速率两个方面。
2015-06-18 physics.optics quant-ph
Long-Distance Trust-Free Quantum Key Distribution
研究了无信任长距离量子密钥分发（QKD）网络的可行性。我们结合测量设备无关的QKD（MDI-QKD），作为一种接入技术，与量子中继器设置，在未来的量子通信网络的核心。这将提供一个量子链路，其中间节点都不需要被信任，或者用我们的术语来说，一个无信任的QKD链路。作为主要的品质因数，我们计算了特定的概率量子中继器协议在使用时的密钥生成速率。我们假设用户配备了不完美的单光子源，它可能会发射两个单光子，或激光源，以实现诱饵态技术。我们考虑设备的不完善，如量子效率和暗计数的光电探测器，通道的路径损耗，量子存储器的写入和读取效率。通过优化不同的系统参数，我们估计的最大距离，用户可以共享密钥时，有限数量的存储器中采用的中继器设置。
2014-11-25 quant-ph
Unified Approach to Secret Sharing and Symmetric Private Information Retrieval with Colluding Servers in Quantum Systems
本文提出基于MMSP的统一框架，刻画CQ、QQ及新引入EA设定下的量子SS，并将EA-SPIR与MMSP联系起来，还讨论了量子MDS码。
2023-02-17 cs.CR cs.IR cs.IT
A fast and versatile QKD system with hardware key distillation and wavelength multiplexing
我们提出了一个625 MHz的时钟相干单向量子密钥分发（QKD）系统，在光纤链路上连续分发密钥。为了支持高密钥速率，我们实现了一个快速的硬件密钥提取引擎，它允许实时的密钥提取速率高达4 Mbps。该系统采用波长多路复用，以便仅在单根光纤上运行，并紧凑地集成在19英寸2U机架中。我们对系统进行了优化，考虑了有限密钥大小效应、认证成本和系统错误的安全分析。使用快速门控InGaAs单光子探测器，我们可靠地分发密钥的速率高达140 kbps和超过25公里的光纤，为4 E-9的安全参数。
2013-09-11 quant-ph
Unbreakable distributed storage with quantum key distribution network and password-authenticated secret sharing
分布式存储在实现网络中长时间的健壮和安全的数据存储方面发挥着至关重要的作用。分布式存储系统由数据所有者机器、多个存储服务器和连接它们的通道组成。在这样的系统中，秘密共享方案被广泛采用，其中秘密数据被分成多个片段并存储在每个服务器中。为了重建它们，数据所有者应该收集多个片段。Shamir的（k，n）-阈值方案将数据分割成n块（份额）进行存储，其中至少有k块必须被收集起来进行重构，该方案保证了信息论的安全性，即即使攻击者能够收集到小于阈值k的份额，他们也无法获得关于数据的任何信息，即使具有无限的计算能力。然而，在这种情况背后，假设数据传输和身份验证必须完全安全，这在实践中并不容易。在这里，我们提出了一个完全信息理论上安全的分布式存储系统的基础上，用户友好的单密码认证的秘密共享方案和安全传输使用量子密钥分发，并在东京都区进行了演示。
2016-07-02 cs.CR quant-ph
The limits of multiplexing quantum and classical channels: Case study of a 2.5 GHz discrete variable quantum key distribution system
由于仅使用专用于量子信道的光纤的高成本，量子密钥分发的网络集成对于其未来的广泛部署是至关重要的。我们研究了在2.5 GHz重复率下运行简化BB84协议的系统的性能，该系统在原始波长带（短O带）中操作，当与传统波长带（短C带）中的通信信道复用时。我们的系统可以成功地产生密钥在单模光纤长度为95.5公里，并与共同传播的经典信号在8.9 dBm的发射功率。此外，我们讨论了一个理想的系统在相同的条件下的性能，显示的限制是什么可能与离散变量系统在O波段。我们还考虑了一个短的和有损耗的链路与51公里的光纤类似的一个真正的链路在城域网。在这种情况下，我们可以在经典信道中交换发射功率高达16.7 dBm的密钥。
2021-09-06 quant-ph
Long-distance practical quantum key distribution by entanglement swapping
我们开发了一个实用的，基于纠缠的长距离量子密钥分发模型，采用纠缠交换作为密钥构建块。仅依靠现有的现成的技术，我们展示了如何优化资源，以最大限度地提高密钥分发率。这些工具包括有损传输链路，例如电信光纤或自由空间，纠缠光子对的参数下转换源，以及效率低下且具有暗计数的阈值检测器。我们的分析提供了检测器效率和暗计数之间的最佳权衡，这通常是竞争，以及最佳的源亮度，最大限度地提高发送器和接收器之间的指定距离（即损失）的密钥速率。
2011-02-22 quant-ph
Picosecond Synchronization of Photon Pairs through a Fiber Link between Fermilab and Argonne National Laboratories
该研究在费米和阿贡国家实验室间部署光纤上演示三节点量子网络，利用共存光时钟实现皮秒级同步，尽管拉曼散射降低CAR，但仍适用于量子网络。
2022-08-03 quant-ph
Twin-field quantum key distribution with fully discrete phase randomization
双场（TF）量子密钥分发（QKD）可以克服点对点QKD链路上的基本密钥速率限制，使我们能够达到比以往更长的距离。自其引入以来，已经提出了几种TF-QKD变体，其中一些已经在实验中实现。大多数假设用户可以发射具有连续随机相位的弱相干脉冲。在实践中，这个假设往往不被满足，这可能会在其实现中打开安全漏洞。为了弥补这一漏洞，我们提出并证明了完全依赖于离散相位随机化的TF-QKD变体的安全性。值得注意的是，我们的研究结果表明，它也可以提供更高的密钥速率比对应的协议，依赖于连续相位随机化。
2020-08-07 quant-ph
Entanglement-based clock syntonization for quantum key distribution networks. Demonstration over a 50 km-long link
本文提出在基于纠缠的QKD链路中利用成对光子的时间相关性同步远程铷时钟，在48公里光纤上实现7 kbps密钥交换且时钟偏移低于12 ps，比传统协议所需硬件更少。
2025-01-28 quant-ph
Memory-corrected quantum repeaters with adaptive syndrome identification
该研究通过引入校验矩阵模型分析编码量子存储器对中小型量子中继器密钥率的影响，发现5量子比特码和Steane码性能更优，能提升存储器相干时间并降低资源开销，使内存校正中继器在未编码中继器失效的参数下生成密钥且速率更高。
2025-02-11 quant-ph
Proof-of-principle demonstration of measurement-device-independent quantum key distribution using polarization qubits
我们进行了一个原理证明的演示测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）协议使用弱相干态和偏振编码量子比特在两个光纤链路的8.5公里。每个链接独立稳定对偏振漂移使用全偏振控制系统，采用两个波长复用的控制信道。一个基于线性光学的偏振贝尔状态分析仪被内置到中间站查理，它通过光纤链路连接到爱丽丝和鲍勃。利用诱饵态，计算出密钥生成速率的下限为1.04x10^-6比特/脉冲。
2013-11-12 quant-ph
Long-distance quantum key distribution in optical fiber
使用低噪声检测器既可以提高长距离量子密钥分发（QKD）的秘密比特率，又可以显著地延长安全密钥可以在其上分发的光纤链路的长度。先前的工作已经证明了在传输超过50 km的QKD系统中使用超低噪声过渡边缘传感器（TES）。在这项工作中，我们证明了潜在的TES成功地产生错误校正，隐私放大的密钥超过148.7公里的暗光纤在平均光子数μ = 0.1，或184.6公里的暗光纤在平均光子数为0.5。我们还交换了超过67.5公里的密钥，可以抵御强大的光子数分裂攻击。
2006-07-25 quant-ph
Spanning-tree-packing protocol for conference key propagation in quantum networks
Heinrich Heine University Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学研究所）
本文提出了一种基于生成树打包算法的协议，用于在量子网络中以最大速率生成共同秘密密钥，并证明了该算法的最优性，同时讨论了如何指导网络设计中新二部链接的最优放置。
2026-05-18 cs.CR cs.DM quant-ph
Studying Free-Space Transmission Statistics and Improving Free-Space QKD in the Turbulent Atmosphere
湍流大气中自由空间链路的统计涨落对于量子信号的分布非常重要。为此，我们首先研究了基于纠缠的自由空间量子密钥分发（QKD）系统中湍流大气产生的统计特性。利用从这种分析中获得的见解，我们研究了链路波动对诱饵态QKD的安全性和密钥生成率的影响，得出结论，它在典型的操作制度的影响最小。然后，我们研究了新的想法，利用这些湍流波动，我们的优势在量子密钥分配实验。我们实现了一个信噪比滤波器（SNRF）在我们的QKD系统，拒绝测量期间的低传输效率，其中测量的量子误码率（QBER）暂时升高。使用此，我们将系统生成的总密钥从78，009位增加到97，678位，表示从相同的原始信号生成的最终安全密钥速率增加了25.2%。最后，我们提出了一个QKD交换与轨道LEO卫星的模拟，并表明SNRF将是非常有用的，在这种情况下，允许更多的通行证，以提取一个秘密密钥比否则是可能的。
2012-10-24 quant-ph
Quantum Cryptography
量子密码学是一种新的保密通信方法，它为自然法则的不可侵犯性提供了最终的安全保证。在本文中，我们将描述量子密码学的理论，其潜在的相关性和在洛斯阿拉莫斯的原型系统的发展，它利用单光子干涉的现象来执行量子密码学的光纤通信链路。
1995-04-04 quant-ph
Daylight quantum keyless private communication for free-space links
Instituto de Telecomunicações（电信研究所）；Instituto Superior Técnico（里斯本高等技术学院）；University of Vigo（维戈大学）
研究在日光自由空间链路实现量子无密钥私密通信（QKPC），用简单实验装置，经编码、同步、解码等阶段，无需辅助经典同步信道，离线后处理，证明其在高噪声日光链路通信可行性。
2026-07-07 quant-ph
Continuous-Variable Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution in Free-Space Channels
研究自由空间光学链路下连续变量测量设备无关量子密钥分发，评估湍流状态并提供可组合有限尺寸密钥率分析，覆盖短距水平链路及高海拔平台站倾斜路径。
2022-12-13 quant-ph
FSO-QKD protocols under free space losses and device imperfections: a comparative study
本文比较研究了单光子和纠缠光子QKD协议在地面自由空间通信中的性能，重点分析了几何损耗、大气损耗和设备不完美对量子比特误码率及安全密钥率的影响。
2023-09-16 quant-ph
Entanglement distribution quantum networking within deployed telecommunications fibre-optic infrastructure
量子网络已被证明可以在没有可信节点的情况下将用户与全网状拓扑连接起来。我们提出了我们的可扩展的基于偏振纠缠的量子网络测试平台的进步，它有能力执行简单的量子密钥分发之外的协议。我们的方法利用波长复用，这是跨本地大都市区域的量子网络的理想选择，因为可以轻松地将更多用户连接到网络，而不会增加每个用户的资源需求。我们展示了一个10个用户的完全连接的量子网络，具有大城市规模部署的光纤链路，展示了偏振稳定性和在10.8天内生成密钥的能力，网络范围内的平均有效密钥速率为3.38 bps。
2023-02-10 quant-ph
Bell's inequalities detect efficient entanglement
本文综述了Bell不等式在量子信息中的地位，着重介绍了它与量子密钥分发和纠缠提取的联系。我们还证明了，对于所有的窃听攻击使用一个量子比特，和一个家庭的攻击的两个量子比特，作用在一半的最大纠缠态的两个量子比特，违反一个贝尔不等式意味着一个有效的秘密密钥提取的可能性。
2003-10-28 quant-ph
Extending Quantum Links: Modules for Fiber- and Memory-Based Quantum Repeaters
我们分析了基于光纤通道和存储站的量子中继器的基本构建模块。实现被认为是三个不同的物理平台，其中合适的组件是可用的：量子点，被困原子和离子，以及钻石中的色心。我们评估和比较了这些平台的基本量子中继器链路的性能，包括目前最先进的实验参数以及原则上可以在未来达到的参数。最终的目标是实验探索制度，在中间距离，高达几百公里，其中中继器辅助的密钥传输速率超过最大速率可通过直接传输。我们考虑两种不同的协议，其中一种更好地适应更高的源时钟速率和更低的存储器相干时间的量子点平台，而另一种则避免了需要写入光子量子态到存储器中的一个预兆，非破坏性的方式。基本构建块和协议可以以模块化形式连接，以构建潜在可扩展到大距离的量子中继器系统。
2019-12-20 quant-ph
High-rate quantum cryptography in untrusted networks
我们将连续变量量子密码学领域扩展到网络公式，其中两个诚实的方通过不安全的量子链路连接到不可信的中继。为了产生秘密的相关性，它们将相干状态传输到中继器，在中继器中执行连续变量贝尔检测并广播结果。即使检测可能被完全破坏，并且链路受到最佳相干攻击，诚实的各方仍然可以提取密钥，当中继接近一方时实现高速率，这在具有接入点或代理服务器的公共网络中是典型的。我们的理论证实了实验生成的密钥速率是数量级高于那些可实现的离散变量协议。因此，使用尽可能便宜的量子资源，我们实验表明，在网络拓扑结构中，直接链路之间的终端用户和中间中继丢失不能信任的高速率量子密钥分发的可能性。
2014-08-01 math-ph math.MP physics.data-an
High-Rate Continuous Variable Quantum Key Distribution Based on Probabilistically Shaped 64 and 256-QAM
我们设计了一个CV-QKD系统与现成的组件和建立的可行性分布67.6和66.8 Mb/s的秘密密钥速率平均超过9.5公里的SMF链路，分别使用概率形状64和256 QAM，并依赖于一个新的分析安全证明。
2021-11-24 quant-ph
Processing Entangled Links Into Secure Cryptographic Keys
University of Würzburg（维尔茨堡大学）
本文提出了一种基于纠缠纯化的安全密钥生成方法，通过分析测量基选择和纠缠纯化最优程度，为量子密钥分发协议提供统一的理论框架。
2026-09-11 quant-ph
Practical quantum key distribution over a 48-km optical fiber network
被称为“密钥”材料的秘密随机比特序列的安全分发是它们用于机密通信的加密和解密的基本前提。量子密码学是一种新的单光子传输安全密钥分配技术：海森堡的不确定原理确保对手既不能成功窃听密钥传输，也不能逃避检测（窃听将密钥错误率提高到阈值以上）。我们已经开发了实验量子密码系统的基础上传输的非正交光子状态，以产生共享的密钥材料在多公里的光纤路径和视线的链接。在这两种情况下，密钥材料都是使用初始秘密随机序列的每比特的单光子传输来构建的。该序列的量子力学随机子集被识别，在与发送者的数据协调阶段之后成为密钥材料。在这里，我们报告我们的光纤实验中，我们已经完成了量子密钥分发超过48公里的光纤网络在洛斯阿拉莫斯使用光子干涉态与B92和BB84量子密钥分发协议的最新结果。
1999-04-08 quant-ph
Terrestrial campaign towards space-to-ground quantum communications with a space-qualified entangled photon-pair system
Technology Innovation Institute（技术创新研究所）；Sorbonne Université, CNRS, LIP6（索邦大学，法国国家科学研究中心，LIP6实验室）；Center for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；SpeQtral Pte., Ltd.（SpeQtral私人有限公司）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）
本文报道了一次自由空间量子密钥分发实验，验证了空间到地面架构的可行性，并建立了SpeQtre任务的关键性能基准。
2026-10-30 quant-ph
Quantum Key Distribution using Deterministic Single-Photon Sources over a Field-Installed Fibre Link
本文在哥本哈根18公里暗光纤上，利用频率转换至电信波段的量子点确定性单光子源实现偏振编码BB84量子密钥分发，在9.6 dB损耗下获得超过2 kbits/s的密钥率并稳定运行24小时以上，证明了该技术走向实际量子网络的成熟度。
2023-04-12 quant-ph
An Optical Scheme for Quantum Multi-Service Network
已经提出了几种用于数据安全的量子协议，并且通常它们具有不同的光学实现。然而，对于在光网络中实现量子协议，如果相同的光学设置可以用于运行不同的量子通信协议，则是非常有利的。在这个方向上，我们在这里展示了一个光学方案，可以用于量子密钥分发（QKD），量子安全直接通信（QSDC）和量子秘密共享（QSS）。此外，它自然抵抗基于单光子探测器致盲的攻击。最后，我们展示了在1公里的光纤链路的原理验证实验，表明所提出的方案的可行性。
2011-08-29 quant-ph
Quantum repeaters in space
长距离纠缠是一种非常宝贵的资源，但由于光在光纤中的指数损耗，它的分布非常困难。一种可能的解决方案是使用基于纠缠交换或量子纠错的量子中继器。或者，可以利用卫星自由空间光链路，实现更好的损耗距离缩放。我们建议将这两种成分，量子中继器和基于卫星的链路，结合成一个方案，允许实现纠缠分布在全球范围内的少量中间不可信节点。放置在卫星上的纠缠源将以光子编码的量子态发送到轨道量子中继站，在那里进行纠缠交换。这个中继器链的性能进行评估的BB-84加密协议的密钥速率。我们与其他中继器链架构进行比较，并表明我们的方案是优越的，在几乎所有的情况下，实现更高的密钥速率，可靠性和灵活性。最后，我们分析了在中期实施的可行性，并讨论了示范性轨道配置。基于卫星的链路与地面中继器网络的集成可以被设想为未来量子互联网的骨干。
2020-05-20 quant-ph
Universal Limitations on Quantum Key Distribution over a Network
我们考虑通过量子网络在双方和多方（会议）环境中分发密钥，并建立一个框架来获得可实现速率的界限。我们表明，任何多方的私人状态-一个协议的输出蒸馏的秘密密钥之间的信任方-必须真正多方纠缠。为了描述一般的网络设置，我们引入了一个多路复用量子信道，它链接了任意数量的当事人，其中每一方可以只扮演发送者的角色，只接收者，或发送者和接收者。本文定义了多路量子信道的渐近和非渐近的基于位置中心辅助的秘密密钥协商容量，并给出了强和弱逆界。我们考虑的协议的结构，表现为一个自适应的策略的秘密密钥和纠缠[Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ态）]蒸馏在任意多路复用量子信道，是通用的。因此，我们的方法也使我们能够研究量子密钥中继器和测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）设置的性能。对于传输-协变复用量子信道，我们得到了基于Choi态纠缠度量的SKA容量的上界。我们还得到了从任意多体量子态的有限个拷贝中提取密钥和GHZ态的速率的界。我们能够确定MDI-QKD设置的容量和某些感兴趣情况下的GHz状态蒸馏速率。
2021-10-28 cs.IT math.IT quant-ph
Multipartite entanglement and secret key distribution in quantum networks
量子网络中纠缠的分配和提取是量子互联网应用的一项基本任务。一个基本的问题，然后确定在给定的网络上的纠缠分布的最终性能。虽然这个问题已经被广泛探讨了二体纠缠分布的情况下，少有人知道多体纠缠分布。在这里，我们建立了量子网络中以GHZ态形式分布多体纠缠的基本极限。特别地，我们确定了量子网络的多体纠缠分配容量，其中节点通过有损玻色子量子信道连接。该设置对应于由光链路组成的实际量子网络。该结果也适用于全量子网络和基于可信节点的量子密钥分发网络的多方密钥（称为公共密钥）的分发。我们的研究结果为设计网络拓扑结构和网络量子中继器（或可信节点中的密钥中继）提供了一个通用基准，以在完全量子和基于可信节点的网络中实现高效的GHZ状态/公共密钥分发。我们展示了一个如何通过引入网络量子中继器来克服这一限制的例子。我们的结果如下从一个上界的可压缩GHZ纠缠介绍这里，称为“递归切割和合并”的界限，这构成了一个长期存在的多体纠缠理论的基本问题的重大进展。这个界限允许确定的GHZ纠缠的一类产品组成的二分纯态的状态。
2020-08-14 math-ph math.MP physics.optics
UAV-Deployed OAM-BB84 QKD: Turbulence- and Misalignment-Resilient Decoy-State Finite-Key Security with AI-Assisted Calibration
本研究提出了一种基于无人机的OAM-BB84量子密钥分发方案，通过AI辅助校准提高湍流和对准抗性，实现更高效的安全密钥率。
2026-01-16 quant-ph
Finite-key analysis of high-dimensional time-energy entanglement-based quantum key distribution
针对最近提出的基于时间-能量纠缠的量子密钥分发协议，在考虑了单光子探测器效率、信道损耗和有限密钥等实际约束条件下，对该协议进行了抗集体攻击的安全性分析.当密钥长度超过$10^4$时，我们发现了一个正的安全密钥容量。所需的最小密钥长度通过在符合的单光子检测事件上进行后选择的能力而减小。包括有限密钥效应在内，我们展示了在200公里光纤链路上建立共享密钥的能力。
2013-11-05 quant-ph
Rate-adaptive Reconciliation for Experimental Continuous-variable Quantum Key Distribution with Discrete Modulation over a Free-space Optical Link
针对自由空间光信道湍流衰落导致连续变量量子密钥分发性能下降的问题，提出采用d>8的d维速率自适应信息协调方案，经仿真与湍流链路实验验证，可有效提升协调效率与密钥率。
2025-01-13 quant-ph
Complete analysis of a realistic fiber-based quantum repeater scheme
提出一种基于时间复用的量子中继器协议，通过专用通信阶段提高试验速率，结合纠缠交换与纯化，在1000公里距离上实现1至1000 Hz的密钥速率，并指出需约一秒的存储相干时间和10^{-3}量级的门及测量错误。
2025-04-24 quant-ph
