使用真实本振的同时量子密钥分发与经典通信方案的噪声分析

近期，我们提出了一种同时量子与经典通信 (SQCC) 协议，其中用于量子密钥分发 (QKD) 的随机数和用于经典通信的比特被编码在\emph{同一}弱相干脉冲上，并由\emph{同一}相干接收机解码。此类方案在实际应用中具有吸引力，因为单个相干通信系统可用于多种目的。然而，先前的研究表明，SQCC 协议只能容忍极小的相位噪声。这使得它与使用真实本振 (LO) 的相干通信方案不兼容，后者由于信号和 LO 由两个独立的激光器产生而呈现出相对较高的相位噪声。在本文中，我们通过采用一种改进的噪声模型，提高了使用真实 LO 的 SQCC 方案的相位噪声容忍度，该模型对不同来源的相位噪声区别对待：一方面，与相干接收机相关的相位噪声可被视为\emph{可信}噪声，因为探测器可以在本地校准，且检测信号的光子统计特性可从测量结果中确定；另一方面，由于光纤干涉仪不稳定引起的相位噪声可被视为\emph{不可信}噪声，因为其随机性（从 adversaries 的角度来看）难以论证。仿真结果表明，在此改进噪声模型下的可容忍相位噪声显著高于先前所有相位噪声均假设为不可信的研究结果。我们进行了一项实验，以证明在使用真实 LO 的相干通信系统中可以实现所需的相位稳定性。