基于复合信道框架的自由空间偏振信道中MDI-QKD安全分析
量子物理
2025-09-03 v1
摘要
大气湍流是自由空间测量设备无依赖量子密钥分发(FSO-MDI-QKD)面临的重大挑战之一，可通过引起偏振退相干和退相位来降低密钥率。本文提出了一种统一的去相干-去相位信道模型，用于描述湍流引起的偏振退相干。该模型将相位扰动、高斯光束扩散、光束漂移、孔径截断和散射等因素整合为闭式参数：退相干因子、退相位因子和检测概率。通过将湍流映射到von Mises-Fisher/Watson分布的SU(2)旋转中，我们推导了兼容现有MDI-QKD安全分析的解析密钥率表达式。该模型在晴朗、阴天和浑浊天气条件下表现优异，具备计算效率和实验可验证性，适用于实时链路自适应。数值仿真基于地到卫星自由空间链路进行，验证了模型的准确性，为构建面向全球范围MDI-QKD网络的物理层设计提供了鲁健性解决方案。
引用
@article{arxiv.2509.02087,
title = {Security Analysis of MDI-QKD in Turbulent Free-Space Polarization Channels-A Composite Channel Framework},
author = {Heyang Peng and Seid Koudia and Symeon Chatzinotas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.02087},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 8 figures