量子通信中的方向密码学

我们考察这样一种情形：携带信息的信号从两个源发送至一个共同接收者。辐射在噪声存在下通过自由空间传播，信息驻留于两束光之间的关系中。我们探询原则上是否可能向接收辐射并解码信息的第三方隐藏发射机的方位。测向需要对信号作一组测量，并根据结果构造随时间变化场的解析延拓。此过程在量子力学与经典电动力学中通常不同，构成本研究的基础。我们建立了基于将信息编码入微观、横向、非局域量子图像（其尺度为几个波长量级）并使用 Strekalov 等人近期提出的一类探测器的模型。该光学系统利用 SPDC（自发参量下转换），功能如同海森堡显微镜：编码信号信息的横向长度与光的横向动量共轭。模型中，读取信号信息会破坏探测器的方向分辨率，而确定到各源的方向会破坏信息内容。每束光孤立考察时均为随机且与背景噪声不可区分。我们得出结论：量子通信原则上可做到对测向安全，即便对接收通信的一方亦然。