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无概率与强度约束的可扩展高速双场量子密钥分发网络

量子物理 2023-04-11 v3 密码学与安全 网络与互联网体系结构 光学

摘要

双场量子密钥分发网络的实现面临诸多限制,包括相位匹配型协议对干涉误差的低容忍度,以及发送或不发送型协议对强度和概率的严格约束。在此,我们提出一种双光子双场量子密钥分发协议,并通过后匹配相位关联的单光子干涉事件实现双场型双光子干涉。我们利用非干涉模式作为编码模式以高度容忍干涉误差,而双光子干涉天然去除了强度和概率约束。因此,我们的协议在突破无中继量子密钥分发密钥容量的同时,可超越上述限制。仿真表明,对于一个四用户网络,在各节点具有固定系统参数并可动态切换不同衰减链路的情况下,我们协议在所有六条链路上的密钥率均能超过或接近密钥容量。然而,使用相位匹配型协议时所有链路的密钥率均低于密钥容量。此外,使用发送或不发送型协议时有四条链路无法提取密钥。我们期望我们的协议能推动实用高效量子网络的发展。

关键词

引用

@article{arxiv.2112.11165,
  title  = {Scalable High-Rate Twin-Field Quantum Key Distribution Networks without Constraint of Probability and Intensity},
  author = {Yuan-Mei Xie and Chen-Xun Weng and Yu-Shuo Lu and Yao Fu and Yang Wang and Hua-Lei Yin and Zeng-Bing Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11165},
  year   = {2023}
}

备注

17 pages, 6 figures, 3 tables, Accepted for Publication in Phys. Rev. A