基于高斯误差纠正的容错测量设备独立量子密钥分发
量子物理
2026-05-06 v1
摘要
人们已知，中继节点是未来全球量子网络的关键要素，这将实现在非常长距离上进行高速私人通信和纠缠分发。近期中继架构使用无需双方纠缠和量子存储的测量基节点，这是测量设备独立量子密钥分发 (MDI-QKD) 协议的主要思想。MDI-QKD 协议从中继器之间的信任条件中移除，而其连续变量 (CV) 版本提出时受益于其确定性特性，能够与经典设备兼容，并在短距离局域网 (LAN) 上显示高速率。尽管 CV-MDI-QKD 协议的理论基础已经很成熟，但其安全传输范围在实际 LAN 中仍有限。本研究提出一种增强方案，用于非对称 CV-MDI-QKD 协议，采用 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 振荡子-振荡子编码，其中将损失误差和操作误差都压制到低于收益平衡点，无需经由经典触发信号的延迟。特别是，本方案通过一对酉变换关联数据和 Ancilla 的噪声，从 Ancilla 模态上的稳定器测量中提取误差syndrome，并向数据模态发送校正位移。数值分析表明，在集合高斯攻击下的该协议具有可组合的有限-size 安全性，涵盖无噪声和噪声 GKP 状态，并适用于有线 (即光纤) 和无线 (即自由空间) 配置。此外，我们演示，GKP 编码的残余误差可以通过串联方法进一步降低，但这会在层数和有限 GKP 压制之间产生权衡。
引用
@article{arxiv.2605.03292,
title = {Fault-tolerant measurement-device-independent quantum key distribution with noisy non-Gaussian error correction},
author = {Zhiyue Zuo and Stefano Pirandola},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.03292},
year = {2026}
}