向点到点连续变量量子密钥分发系统迈进：实现挑战与展望
量子物理
2025-12-24 v1 新兴技术
信息检索
信息论
信号处理
math.IT
摘要
本文对连续变量量子密钥分发（CV-QKD）系统在光纤上的点到点实现所面临的实际挑战与实现前景进行了分析。该研究涵盖物理层，包括发射器、量子信道和接收器的设计，重点关注衰减、色散、偏振波动以及与经典信道的共存等问题。我们进一步考察了数字信号处理（DSP）在量子态传输与经典后处理之间的桥梁作用，突出其对剩余噪声抑制、协方差矩阵估计以及协调效率的影响。详细阐述了后处理流程，着重于有限大小情景下的参数估计、针对低信噪比条件优化的LDPC编码信息协调，以及大块通用哈希的隐私放大。从硬件角度，我们讨论了将专用加速器与可编程处理器集成的模块化数字架构，并提供用于算法验证和硬件协同设计的参考软件框架（CV-QKD-ModSim）。最后，我们概述了在巴西部署 CV-QKD 的前景，从城市测试网开始，扩展至混合光纤/自由空间光通信和空间基站设施。该工作为巴西首个点到点 CV-QKD 系统奠定了基础，同时为可扩展且可互操作的量子通信网络图谱提供了路线图。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.19834,
title = {Towards a point-to-point CV-QKD system: Implementation challenges and perspectives},
author = {Davi Juvêncio Gomes de Sousa and Nelson Alves Ferreira Neto and Christiano M. S. Nascimento and Lucas Q. Galvão and Mauro Queiroz Nooblath Neto and Micael Andrade Dias and Cássio de Castro Silva and Braian Pinheiro da Silva and Alexandre B. Tacla and Valéria Loureiro da Silva},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19834},
year = {2025}
}
备注
33 pages with 8 figures