存在旁路信道时基于卫星的量子密钥分发

本文讨论了在受限窃听场景下制备-测量型基于卫星的量子密钥分发（QKD）的安全性。我们特别考虑窃听者 Eve 对 Alice 所传信号和/或 Bob 接收站访问受限的情况。该限制被建模为 Alice/Bob 与 Eve 之间的有损信道，此类信道的通透率原则上可通过监测技术界定。这种有损信道的一个产物是可能存在“旁路”信道，即 Eve 无法访问但用户也不一定能够表征的信道。这为分析 QKD 安全性创造了有趣且未被探索的场景。本文中，我们获得了存在旁路信道时密钥率的通用界限，并将其应用于采用高斯编码及直接协调与反向协调的连续变量 QKD 协议。我们发现上述对 Eve 的限制可显著改善系统性能的运行区间。我们还针对 BB84 族中若干协议推导出定制界限，并表明在某些区间下，即便是采用弱相干脉冲的简易 BB84 协议也能在高信道损耗下提供正密钥率，而在无限制 Eve 下这是不可能的。此时对 Eve 的限制将允许 Alice 发送比理想 Eve 下最优值更强强度的信号，从而有效降低等效信道损耗。在所有这些情况下，未抵达 Eve 的传输信号部分可在确定可达密钥率中发挥非平凡作用。我们的工作为星载量子通信系统开辟了新型安全框架。