通过超纠缠自由度实现大容量量子密钥分发
量子物理
2015-06-16 v4
摘要
量子密钥分发 (QKD) 长期以来一直是应用量子效应解决现实问题的一个充满希望的领域。但两大障碍阻碍了其广泛应用：安全密钥生成率低和可实现的工作距离短。本文提出了一种处理第一个问题的新物理机制：利用超纠缠系统（参量下转换）中不同自由度之间的相互作用，在保持安全性的同时增加可用于密钥生成的希尔伯特空间维度。基于偏振的 Bell 测试提供安全性检查，而轨道角动量 (OAM) 和总角动量 (TAM) 则提供更高的密钥生成率。每次试验中随机决定测量 TAM 还是 OAM。TAM 与 OAM 及偏振的并发非对易性提供了量子安全的物理基础。TAM 测量将偏振与 OAM 联系起来，因此如果合法参与者测量 OAM 而窃听者测量 TAM（反之亦然），则偏振纠缠会丢失，从而暴露窃听者。与其他基于 OAM 的 QKD 方法相比，本方法不需要在 OAM 基之间进行复杂的主动切换；相反，分束器的被动切换结合偏振基之间更简单的主动切换，使得在高 OAM 下的实现更加切实可行。
引用
@article{arxiv.1306.3489,
title = {High Capacity Quantum Key Distribution via Hyper-Entangled Degrees of Freedom},
author = {David S. Simon and Alexander V. Sergienko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1306.3489},
year = {2015}
}