通过快速门控延迟检测从本质上缓解量子密钥分发中的门后攻击

量子密钥分发(QKD)所承诺的信息论安全性成立的前提是,理论模型中的假设与物理实现中的参数相匹配。灵敏单光子探测器的超线性行为代表了这样一种不匹配,并为阻碍 QKD 系统安全性的强力攻击铺平了道路,其中一个突出例子是门后攻击。一个长期存在的观点是,导致延迟检测的俘获载流子可以帮助缓解这种攻击,但尽管经过了深入审查,这一点在很大程度上仍未得到证实。在此,我们从物理角度探讨这一问题,并找到了支持探测器安全响应的新证据。我们实验研究了在快速门控半导体雪崩光电二极管中导致延迟检测的两种不同载流子俘获机制,一种源于倍增层,另一种源于吸收层与电荷层之间的异质结界面。在门后攻击下,俘获载流子的释放使测得的量子比特错误率升高至典型的 QKD 安全阈值之上,从而有利于探测器固有的安全性。这代表了在防止 QKD 系统遭受量子黑客攻击方面迈出的重要一步。