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基于不同介质间量子密钥分发的研究

周飞 雍海林 李东东 印娟 任继刚 彭承志

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基于不同介质间量子密钥分发的研究

周飞, 雍海林, 李东东, 印娟, 任继刚, 彭承志

Study on quantum key distribution between different media

Zhou Fei, Yong Hai-Lin, Li Dong-Dong, Yin Juan, Ren Ji-Gang, Peng Cheng-Zhi
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  • 文章主要解决了偏振编码的光子在不同介质间进行量子密钥分发的问题,定量地分析了光子不同分量的不同透过率引起的误码率问题,并实际分析了空气-水介质间量子密钥分发引起的误码率. 进一步给出了可以消除这种非理想BB84协议的单光子补偿方案,以及可以采用更加鲁棒、实用性的抗界面非幺正噪声的双光子编码方案,从而为未来实现全地域广域量子通信迈出了重要的一步.
    This paper mainly solves the photon polarization encoding problem of quantum key distribution (QKD) between different media. The influence of the transmission rate of different photon component on quantum bit error rate (QBER) has been quantitatively analyzed, with a practical analysis of QBER of QKD between air and water. Furthermore, we have put forward a single-photon compensation scheme for eliminating such non-ideal BB84 protocol, as well as a more robust and practical dual-photon encoding scheme to offset such interfacial non-unitary noise. This takes an important step towards the air-sea-ground wide area quantum communication in the future.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61078012)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61078012).
    [1]

    Bennett C H, Brassard G 1984 Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing Bangalore, India, 12-15, December 1984 p175

    [2]

    Ekert A K 1991 Phys. Rev. Lett. 67 661

    [3]

    Wang X B 2005 Phys. Rev. Lett. 94 230503

    [4]

    Lo H K, Ma X F, Chen K 2005 Phys. Rev. Lett. 94 230504

    [5]

    Ma X F, Qi B, Zhao Y, Lo H K 2005 Phys. Rev. A 72 012326

    [6]

    Zhao Y, Qi B, Ma X F, Lo H K, Qian L 2006 Phys. Rev. Lett. 96 070502

    [7]

    Peng C Z, Zhang J, Yang D, Gao W B, Ma H X, Yin H, Zeng H P, Yang T, Wang X B, Pan J W 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010505

    [8]

    Rosenberg D, Harrington J W, Rice P R, Hiskett P A, Peterson C G, Hughes R J, Lita A E, Nam S W, Nordholt J E 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010503

    [9]

    Schmitt-Manderbach T, Weier H, Frst M, Ursin R, Tiefenbacher F, Scheidl T, Perdigues J, Sodnik Z, Kurtsiefer C, Rarity J G, Zeilinger A, Weinfurter H 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010504

    [10]

    Yuan Z L, Sharpe A W, Shields A J 2007 Appl. Phys. Lett. 90 011118

    [11]

    Wang Q, Chen W, Xavier G, Swillo M, Zhang T, Sauge S, Tengner M, Han Z F, Guo G C, Karlsson A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 090501

    [12]

    Lo H K, Ltkenhaus N 2007 Phys. Canada 63 191

    [13]

    Gottesman D, Lo H K, Ltkenhaus N, Preskill J 2004 Quantum Inf. Comput. 4 325

    [14]

    Inamori H, Ltkenhaus N, Mayers D 2007 European Phys. J. D 41 599

    [15]

    Brassard G, Ltkenhaus N, Mor T, Sanders B C 2000 Advances in Cryptology-Eurocrypt 1807 289

    [16]

    Takesue H, Nam S W, Zhang Q, Hadfield R H, Honjo T, Tamaki K, Yamamoto Y 2007 Nat. Photonics 1 343

    [17]

    Liu Y, Chen T Y, Wang J, Cai W Q, Wan X, Chen L K, Wang J H, Liu S B, Liang H, Yang L, Peng C Z, Chen K, Chen Z B, Pan J W 2010 Opt. Express 18 8587

    [18]

    Wang S, Chen W, Guo J F, Yin Z Q, Li H W, Zhou Z, Guo G C, Han Z F 2012 Opt. Lett. 37 1008

    [19]

    Chen T Y, Liang H, Liu Y, Cai W Q, Ju L, Liu W Y, Wang J, Yin H, Chen K, Chen Z B, Peng C Z, Pan J W 2009 Opt. Express 17 6540

    [20]

    Chen T Y, Wang J, Liang H, Liu W Y, Liu Y, Jiang X, Wang Y, Wan X, Cai W Q, Ju L, Chen L K, Wang L J, Gao Y, Chen K, Peng C Z, Chen Z B, Pan J W 2010 Opt. Express 18 27217

    [21]

    Yin J, Yong H L, Wu Y P, Peng C Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 060307 (in Chinese) [印娟, 雍海林, 吴裕平, 彭承志 2011 物理学报 60 060307]

    [22]

    Zhao K H, Zhong X H 1984 Optics (Vol. 1) (Beijing: Peking University Press) p248 (in Chinese) [赵凯华, 钟锡华 1984 光学 [上册] (北京: 北京大学出版社) 第248 页]

    [23]

    Yin J, Ren J G, Lu H, Cao Y, Yong H L, Wu Y P, Liu C, Liao S K, Zhou F, Jiang Y, Cai X D, Xu P, Pan G S, Jia J J, Huang Y M, Yin H, Wang J Y, Chen Y A, Peng C Z, Pan J W 2012 Nature 488 185

    [24]

    Wang X B 2005 Phys. Rev. A 72 050304

    [25]

    Zhang Q, Yin J, Chen T Y, Lu S, Zhang J, Li X Q, Yang T, Wang X B, Pan J W 2006 Phys. Rev. A 73 020301

  • [1]

    Bennett C H, Brassard G 1984 Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing Bangalore, India, 12-15, December 1984 p175

    [2]

    Ekert A K 1991 Phys. Rev. Lett. 67 661

    [3]

    Wang X B 2005 Phys. Rev. Lett. 94 230503

    [4]

    Lo H K, Ma X F, Chen K 2005 Phys. Rev. Lett. 94 230504

    [5]

    Ma X F, Qi B, Zhao Y, Lo H K 2005 Phys. Rev. A 72 012326

    [6]

    Zhao Y, Qi B, Ma X F, Lo H K, Qian L 2006 Phys. Rev. Lett. 96 070502

    [7]

    Peng C Z, Zhang J, Yang D, Gao W B, Ma H X, Yin H, Zeng H P, Yang T, Wang X B, Pan J W 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010505

    [8]

    Rosenberg D, Harrington J W, Rice P R, Hiskett P A, Peterson C G, Hughes R J, Lita A E, Nam S W, Nordholt J E 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010503

    [9]

    Schmitt-Manderbach T, Weier H, Frst M, Ursin R, Tiefenbacher F, Scheidl T, Perdigues J, Sodnik Z, Kurtsiefer C, Rarity J G, Zeilinger A, Weinfurter H 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010504

    [10]

    Yuan Z L, Sharpe A W, Shields A J 2007 Appl. Phys. Lett. 90 011118

    [11]

    Wang Q, Chen W, Xavier G, Swillo M, Zhang T, Sauge S, Tengner M, Han Z F, Guo G C, Karlsson A 2008 Phys. Rev. Lett. 100 090501

    [12]

    Lo H K, Ltkenhaus N 2007 Phys. Canada 63 191

    [13]

    Gottesman D, Lo H K, Ltkenhaus N, Preskill J 2004 Quantum Inf. Comput. 4 325

    [14]

    Inamori H, Ltkenhaus N, Mayers D 2007 European Phys. J. D 41 599

    [15]

    Brassard G, Ltkenhaus N, Mor T, Sanders B C 2000 Advances in Cryptology-Eurocrypt 1807 289

    [16]

    Takesue H, Nam S W, Zhang Q, Hadfield R H, Honjo T, Tamaki K, Yamamoto Y 2007 Nat. Photonics 1 343

    [17]

    Liu Y, Chen T Y, Wang J, Cai W Q, Wan X, Chen L K, Wang J H, Liu S B, Liang H, Yang L, Peng C Z, Chen K, Chen Z B, Pan J W 2010 Opt. Express 18 8587

    [18]

    Wang S, Chen W, Guo J F, Yin Z Q, Li H W, Zhou Z, Guo G C, Han Z F 2012 Opt. Lett. 37 1008

    [19]

    Chen T Y, Liang H, Liu Y, Cai W Q, Ju L, Liu W Y, Wang J, Yin H, Chen K, Chen Z B, Peng C Z, Pan J W 2009 Opt. Express 17 6540

    [20]

    Chen T Y, Wang J, Liang H, Liu W Y, Liu Y, Jiang X, Wang Y, Wan X, Cai W Q, Ju L, Chen L K, Wang L J, Gao Y, Chen K, Peng C Z, Chen Z B, Pan J W 2010 Opt. Express 18 27217

    [21]

    Yin J, Yong H L, Wu Y P, Peng C Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 060307 (in Chinese) [印娟, 雍海林, 吴裕平, 彭承志 2011 物理学报 60 060307]

    [22]

    Zhao K H, Zhong X H 1984 Optics (Vol. 1) (Beijing: Peking University Press) p248 (in Chinese) [赵凯华, 钟锡华 1984 光学 [上册] (北京: 北京大学出版社) 第248 页]

    [23]

    Yin J, Ren J G, Lu H, Cao Y, Yong H L, Wu Y P, Liu C, Liao S K, Zhou F, Jiang Y, Cai X D, Xu P, Pan G S, Jia J J, Huang Y M, Yin H, Wang J Y, Chen Y A, Peng C Z, Pan J W 2012 Nature 488 185

    [24]

    Wang X B 2005 Phys. Rev. A 72 050304

    [25]

    Zhang Q, Yin J, Chen T Y, Lu S, Zhang J, Li X Q, Yang T, Wang X B, Pan J W 2006 Phys. Rev. A 73 020301

  • [1] 周江平, 周媛媛, 周学军. 非对称信道相位匹配量子密钥分发. 物理学报, 2023, 72(14): 140302. doi: 10.7498/aps.72.20230652
    [2] 孟杰, 徐乐辰, 张成峻, 张春辉, 王琴. 标记单光子源在量子密钥分发中的应用. 物理学报, 2022, 71(17): 170304. doi: 10.7498/aps.71.20220344
    [3] 叶炜, 郭迎, 夏莹, 钟海, 张欢, 丁建枝, 胡利云. 基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发. 物理学报, 2020, 69(6): 060301. doi: 10.7498/aps.69.20191689
    [4] 贺锋涛, 杜迎, 张建磊, 房伟, 李碧丽, 朱云周. Gamma-gamma海洋各向异性湍流下脉冲位置调制无线光通信的误码率研究. 物理学报, 2019, 68(16): 164206. doi: 10.7498/aps.68.20190452
    [5] 闫夏超, 朱江, 张蜡宝, 邢强林, 陈亚军, 朱宏权, 李舰艇, 康琳, 陈健, 吴培亨. 基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究. 物理学报, 2017, 66(19): 198501. doi: 10.7498/aps.66.198501
    [6] 孙伟, 尹华磊, 孙祥祥, 陈腾云. 基于相干叠加态的非正交编码诱骗态量子密钥分发. 物理学报, 2016, 65(8): 080301. doi: 10.7498/aps.65.080301
    [7] 吴承峰, 杜亚男, 王金东, 魏正军, 秦晓娟, 赵峰, 张智明. 弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的性能优化分析. 物理学报, 2016, 65(10): 100302. doi: 10.7498/aps.65.100302
    [8] 王律强, 苏桐, 赵宝升, 盛立志, 刘永安, 刘舵. X射线通信系统的误码率分析. 物理学报, 2015, 64(12): 120701. doi: 10.7498/aps.64.120701
    [9] 杜亚男, 解文钟, 金璇, 王金东, 魏正军, 秦晓娟, 赵峰, 张智明. 基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析. 物理学报, 2015, 64(11): 110301. doi: 10.7498/aps.64.110301
    [10] 魏正军, 万伟, 王金东, 廖常俊, 刘颂豪. 一种基于确定性量子密钥分发误码判据的相位调制器半波电压的精确测定方法. 物理学报, 2011, 60(9): 094216. doi: 10.7498/aps.60.094216.1
    [11] 王金东, 魏正军, 张辉, 张华妮, 陈帅, 秦晓娟, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪. 长程光纤传输的时间抖动对相位编码量子密钥分发系统的影响. 物理学报, 2010, 59(8): 5514-5522. doi: 10.7498/aps.59.5514
    [12] 朱畅华, 陈南, 裴昌幸, 权东晓, 易运晖. 基于信道估计的自适应连续变量量子密钥分发方法. 物理学报, 2009, 58(4): 2184-2188. doi: 10.7498/aps.58.2184
    [13] 权东晓, 裴昌幸, 朱畅华, 刘 丹. 一种新的预报单光子源诱骗态量子密钥分发方案. 物理学报, 2008, 57(9): 5600-5604. doi: 10.7498/aps.57.5600
    [14] 张 静, 王发强, 赵 峰, 路轶群, 刘颂豪. 时间和相位混合编码的量子密钥分发方案. 物理学报, 2008, 57(8): 4941-4946. doi: 10.7498/aps.57.4941
    [15] 胡华鹏, 张 静, 王金东, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪, 路 巍. 双协议量子密钥分发系统实验研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5605-5611. doi: 10.7498/aps.57.5605
    [16] 郑力明, 王发强, 刘颂豪. 光纤色散与损耗对光量子密钥分发系统的影响. 物理学报, 2007, 56(4): 2180-2183. doi: 10.7498/aps.56.2180
    [17] 赵 峰, 路轶群, 王发强, 陈 霞, 李明明, 郭邦红, 廖常俊, 刘颂豪. 基于微弱相干脉冲稳定差分相位量子密钥分发. 物理学报, 2007, 56(4): 2175-2179. doi: 10.7498/aps.56.2175
    [18] 冯发勇, 张 强. 基于超纠缠交换的量子密钥分发. 物理学报, 2007, 56(4): 1924-1927. doi: 10.7498/aps.56.1924
    [19] 陈 霞, 王发强, 路轶群, 赵 峰, 李明明, 米景隆, 梁瑞生, 刘颂豪. 运行双协议相位调制的量子密钥分发系统. 物理学报, 2007, 56(11): 6434-6440. doi: 10.7498/aps.56.6434
    [20] 陈 杰, 黎 遥, 吴 光, 曾和平. 偏振稳定控制下的量子密钥分发. 物理学报, 2007, 56(9): 5243-5247. doi: 10.7498/aps.56.5243
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-26
  • 修回日期:  2014-05-28
  • 刊出日期:  2014-07-05

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