基于路由贝尔测试的设备无关量子密钥分发

光子损耗是全光子实现设备无关量子密钥分发(DIQKD)的主要障碍。受近期研究表明路由贝尔场景在认证长程量子关联时对探测效率具有更强鲁棒性的启发，我们研究了基于路由设置的DIQKD协议。在这些协议中，在某些测试轮次中，来自源的光子通过主动控制开关被路由到附近的测试设备而非远处的设备。我们展示了如何分析这些协议的安全性，并利用非交换多项式优化和Brown-Fawzi-Fawzi方法计算密钥率的下界。我们确定了基于CHSH或BB84关联的几种简单两量子比特路由DIQKD协议的渐近密钥率下界，并将其性能与标准协议进行比较。对于高质量短路径测试，我们发现路由DIQKD协议对损耗具有显著更强的鲁棒性，与无路由对应协议相比，探测效率提高了约30%。这转化为在具有近乎完美单光子探测器的光学设置中，可蒸馏非零密钥的距离大幅提升，其中设置中的主要损耗源于光纤传输。值得注意的是，路由BB84协议在远处设备探测效率低至50%时仍能实现正密钥率，这是任何具有两个不可信测量的QKD协议的最小阈值。然而，我们发现的优势对涉及额外测试设备的短程关联所受到的噪声和损耗高度敏感。