基于参量下转换的量子密码学

在密码学中使用量子比特（qubits）有望实现安全的密码学量子密钥分发方案。它通常基于单光子偏振态。不幸的是，通常弱脉冲实验中所实现的“量子比特”并非真正的二能级系统，且基于这些不完美量子比特的量子密钥分发在存在高（现实）损耗率时完全不安全。本工作中，我们研究另一种潜在实现：利用参量下转换过程生成的量子比特。我们发现，在参量下转换小参数的一阶（双光子）和二阶（四光子）近似下，该量子密钥分发实现等价于理论版本。一旦考虑现实测量，基于参量下转换的量子密钥分发也同样对极高（非现实）损耗敏感。通过根据损耗率选择该过程的小参数，两种量子密钥分发实现原则上都可变得能抵御本文所研究的攻击。然而，在弱脉冲过程中将小参数调节到所需水平似乎不切实际。另一方面，这在参量下转换过程中可轻易实现，使其成为更有前景的实现方案。