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离散调制CV-QKD中分布匹配算法的密钥率分析

量子物理 2026-07-07 v1 信息论
作者: Micael Dias , Caroline Alves , Gabrielly Roman , Søren Forchhammer
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摘要

具有离散调制的连续变量量子密钥分发协议(CV-QKD)已被深入研究,以弥合理想高斯调制与现代相干光通信系统之间的差距。为减轻离散调制的惩罚,概率星座整形(PCS)被应用于调制格式,通常通过分布匹配(DM)算法实现。本文探讨了DM算法在CV-QKD协议中执行PCS的应用。我们研究了基于霍夫曼(HDM)和恒定组合(CCDM)码的DM算法逼近优化麦克斯韦-玻尔兹曼分布对协议密钥率(SKR)和过量噪声容忍度的影响。结果表明,特别是逐符号HDM使SKR降低至少30%,而CCDM在码长为10^3个或更多符号时匹配最优SKR。此外,我们还对两种方法的符号依赖性进行了统计分析,表明CCDM必须使用至少10^5个符号的块才能使相关性变得可忽略。最后,我们提出了一种生成遵循近最优分布的独立符号的算法。

关键词

连续变量量子密钥分发 离散调制 分布匹配 概率星座整形 密钥率 霍夫曼编码 恒定组合分布匹配

引用

@article{arxiv.2607.06783,
  title  = {Secret Key Rate Analysis of Distribution Matching Algorithms for Discrete-Modulated CV-QKD},
  author = {Micael Dias and Caroline Alves and Gabrielly Roman and Søren Forchhammer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.06783},
  year   = {2026}
}

备注

12 pages, 7 figures. Under consideration for publication in the IEEE Transactions on Communications