通过相干光态的相位翻转进行量子密钥分发

在本文中，我们提出了一种量子密钥分发协议，该协议不使用单量子比特，而是使用介观相干光态 $|\alpha\rangle$ 来编码随机生成密钥的比特值。给定参考值 $\alpha\in\mathbb C$，以及每个均从一组 $2M$ 个等距相位中随机选取的相位旋转序列，Alice制备了一个由相干光态的乘积给出的量子态，使得每个脉冲的复相位被相应的相位旋转所旋转。密钥 $r=r_1 \dots r_\ell$ 的第 $i$ 个比特的编码是通过在第 $i$ 个相干态脉冲上进一步执行相位旋转 $r_i \pi$（其中 $r_i = 0,1$）来完成的。为了保护协议免受中间人攻击，我们引入了验证步骤，并使用Holevo界分析了协议的安全性。我们还分析了类光束分离攻击和集体攻击的可能性，证明了前者的不可能性，并且在我们的协议情况下，证明了后者的不适用性。尽管我们无法证明针对量子力学定律所允许的最一般攻击的完全完美安全性，但我们的协议实现了比单光子对应协议更快的量子密钥分发、更大的传输距离和更低的成本，同时对当前和不久的将来的技术保持至少实际安全性。