基于光学相位锁定环的双场量子密钥分发在波长切换攻击下的实际安全性
量子物理
2025-01-16 v2 光学
摘要
双场类量子密钥分发(TF-class QKD)已在实验中演示了能够无需量子中继器即可突破根本速率-距离限制，作为一种革命性的里程碑。在TF-class QKD的实现中，常会采用光学相位锁定环(OPLL)结构来生成具有相关相位的参考光，以确保Alice和Bob之间光场的相干性。在这种配置下，参考光通常位于不可信站点Charlie，仅为OPLL提供波长参考，不参与量子态编码。然而，参考光可能为Eve提供进入本应得到良好保护的源站的入口。本文通过识别OPLL方案中声光调制器(AOM)的漏洞，我们提出并演示了一种针对TF-class QKD系统的波长切换攻击。该攻击涉及到Eve操控参考光的波长，以增加准备的量子态的平均光子数，同时维持Alice和Bob之间稳定的干涉，如TF-class QKD协议所要求。所观察到的最大平均光子数增加为8.7%，这已被理论证明会损害TF-class QKD系统的安全性。此外，我们已显示通过对调制器进行良好校准，可以消除该攻击。通过本研究，我们强调了在TF-class QKD实现中的系统校准对实际安全性的重要性。
引用
@article{arxiv.2408.09318,
title = {Practical security of twin-field quantum key distribution with optical phase-locked loop under wavelength-switching attack},
author = {Qingquan Peng and Jiu-Peng Chen and Tianyi Xing and Dongyang Wang and Yizhi Wang and Yang Liu and Anqi Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.09318},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 8 figures