基于 Kraus 算子实现的 underwater 信道下非最大纠缠态量子密钥分发：BBM92 协议
量子物理
2026-05-25 v1
摘要
水下光学信道由于吸收和散射，给量子通信系统的安全性和可靠性带来重大挑战。本文在真实的水下信道条件下，探讨了 BBM92 基于纠缠的量子密钥分发 (QKD) 协议。光子对被制备为非最大纠缠态，水下传播介质被建模为包含幅度衰减和去极化效应的量子信道，基于 Kraus 算子 formalism 描述。我们以量子位错误率 (QBER) 和密钥速率 (SKR) 评估该协议性能，这些参数是信道退化参数和纠缠程度的函数。推导了该信道模型下 QBER 和 SKR 的闭式解析表达式，并通过蒙特卡罗模拟进行了验证。随后，我们将该框架应用于各种真实水下情景，考虑不同水体类型，即清澈海洋、沿海和浑浊水，以及不同的大气条件。
引用
@article{arxiv.2605.23547,
title = {Non-Maximally Entangled States for Quantum Key Distribution in Underwater Channels: BBM92 Protocol via Kraus Operators},
author = {Nour Rizk and Angélique Drémeau and Arnaud Coatanhay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.23547},
year = {2026}
}