混合量子噪声环境下的 MIMO FSO 系统：基于单向与双向 CV-QKD 协议的 SKR 分析
信息论
2026-02-23 v2 math.IT
摘要
本文研究了一个采用连续变量量子密钥分发（CV-QKD）的多输入多输出（MIMO）自由空间光（FSO）通信系统，旨在支持两名合法用户 Alice 和 Bob 之间的密钥传输。所有涉及的无线信道均受大气湍流影响，导致光束扩展、指向误差和湍流引起的衰落，这些因素连同混合量子噪声的存在，对密钥交换产生负面影响。此外，合法的 MIMO FSO 系统还面临窃听者 Eve 的妥协威胁，Eve 采用集体高斯攻击来拦截密钥交换。本文提出了用于增强传输密钥安全性的新型单向和双向协议。为此，对 FSO 信道的透射率进行了数学公式化表示，并获得了发射与接收相干态之间互信息的界，随后利用这些界推导出了单向和双向协议的密钥率（SKR）新表达式。给出的数值结果证实了所提出的分析保密框架，量化了在 FSO CV-QKD 系统中采用 MIMO 和双向协议所获得的 SKR 增益。
引用
@article{arxiv.2509.07408,
title = {MIMO FSO Systems in Hybrid Quantum Noise Environments: SKR Analysis with One- and Two-way CV-QKD Protocols},
author = {Sushil Kumar and Soumya P. Dash and George C. Alexandropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.07408},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 10 figures