面向一维离散调制连续变量量子密钥分发的安全边界：高斯极端性方法
量子物理
2026-03-06 v1
摘要
一维（1D）高斯调制连续变量量子密钥分发（CV-QKD）协议被提出作为简化实现并降低成本的一种方式，通过单象限调制仅需一个调制器即可实现，同时与标准光纤基础设施兼容。本文在高斯极端性假设下，对1D离散调制协议的安全边界进行了确定，通过扩展Ghorai等人[Phys. Rev. X 9, 021059 (2019)]的方法。我们建立了适当的对称性论证，将该方法扩展至1D离散调制情形，定义了该协议可运行的物理可行域，并通过半正定规划证明了在渐近 regime下对集体攻击的安全性。我们的分析对于均匀分布的相干态揭示了根本性的局限性：高斯极端性假设随着星座大小的增加系统性地高估了爱丽丝的信息，导致如此保守的边界，以至于在星座大于四个状态时，即使在理想条件下也无法安全提取密钥。这种高估随噪声的增加而恶化，并将可行调制幅度限制在不切实际的小值。与两维（2D）协议不同，1D协议缺乏随星座增大而增强的相空间各向同性，使得该近似在星座增大时无法保持紧密。我们的结果揭示了这些局限性，突出了针对此类协议需要替代方法或优化非均匀星座设计的必要性。
引用
@article{arxiv.2603.05178,
title = {Security bounds for unidimensional discrete-modulated CV-QKD: a Gaussian extremality approach},
author = {John A. Mora Rodríguez and Maron F. Anka and Leonardo J. Pereira and Micael A. Dias and Alexandre B. Tacla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05178},
year = {2026}
}