基于虚拟光子减除和量子多符号检测的湍流信道下连续变量量子密钥分发
量子物理
2026-05-25 v1
摘要
连续变量量子密钥分发（CV-QKD）是面向 underwater 量子通信（UQC）的有前景方法，其中传播损耗、散射、湍流和接收机热噪声可严重降低量子态的传输。本文提出一种基于虚拟光子减除（VPS）的 underwater CV-QKD 系统，通过对 Alice 的测量结果进行后选实现，无需在接收机端获取信道状态信息（CSI）。分析了三种 VPS 架构配置，分别对应于全息检测（VPS-HD）、量子最大似然检测（VPS-QMLD）和量子多符号检测（VPS-QMSD）。以仅接受的量子位误差率（QBER）评估系统性能，其中 underwater 湍流建模为 Erlang 分布。推导了三种配置的分析 QBER 表达式及半闭式形式 QBER 表达式，并通过蒙特卡罗仿真在不同水体类型和系统参数下进行验证。结果表明分析结果与仿真结果高度一致，表明 VPS-QMSD 对抗 underwater 湍流鲁棒性最佳，在 VPS-QMLD 和 VPS-HD 之下实现最低 QBER。
引用
@article{arxiv.2605.23557,
title = {CV-QKD over Turbulence Channels with Virtual Photon Subtraction and Quantum Multiple-Symbol Detection for Underwater Quantum Communications},
author = {Nour Rizk and Hesham S. Ibrahim and Angélique Drémeau and Arnaud Coatanhay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.23557},
year = {2026}
}