水下量子密钥分发协议性能分析：BB84、SARG04 与 BBM92
量子物理
2026-05-29 v1
摘要
水下量子密钥分发（UQKD）基于量子力学基本原理，确保通信的无条件安全性。本研究考察了在系统光学参数及水下信道物理效应的影响下，BB84、SARG04 和基于纠缠的BBM92协议的性能。主要性能指标包括随传播距离在三种非湍流海水中（清澈海水、沿海水和浑浊水）变化的量子比特误差率（QBER）以及通信双方之间的量子关联。对于BBM92协议，利用Kraus算子构建量子信道模型，描述最大纠缠光子在衰减和去相位作用下的行为，推导出基于测量相关性损失的QBER解析表达式。蒙特卡罗模拟结果在 various 水类型、大气条件和系统参数下验证了所有所研究协议的QBER解析表达式。结果确定了在安全高效水下量子通信中，QKD协议实现最佳性能的条件。
引用
@article{arxiv.2605.29513,
title = {Performance Analysis of Underwater Quantum Key Distribution Protocols: BB84, SARG04, and BBM92},
author = {Nour Rizk and Angélique Drémeau and Arnaud Coatanhay},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29513},
year = {2026}
}