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济南量子技术研究院在量子通信理论研究方面取得重要进展

时间:2020-12-03 11:07:00  阅读:587

近日,济南量子技术研究院和清华大学合作,完成了离散相位调制下发或不发双场量子密钥分发(SNS)协议的理论安全性研究,进一步促进了SNS协议的实用化程度。该成果由研究院王向斌教授、姜聪助理研究员等人合作完成,论文发表在国际知名学术期刊《Physical Review Research》上,姜聪助理研究员是第一作者,王向斌教授是通信作者。

双场类QKD协议将成码率和通道透过率的关系从原来的线性关系提高到了根号关系,这意味着双场类QKD协议可极大的提高协议的成码率,特别是通信距离较远时的成码率。SNS协议保留了双场类QKD协议的优点,且能容忍较大的校准误差,因而受到了人们的广泛关注,使用该协议,中国科学技术大学完成了首个光纤中的双场QKD协议的实验以及最远地基(509km)QKD实验。SNS协议的原始安全性证明过程中假定了使用的光源是完全相位随机化的,也就是光脉冲的相位随机的在(0,2π]区间上随机取值,但是实际的系统中经常的做法是预先设定N个分离值,每次发射光脉冲时随机的从这N个分离值中随机选取一个。这种做法会导致实际系统和理论假设不同。为保证协议在实际系统中的安全性,需要针对该现实情况进行研究,本项研究表明,仅需12个分离值,离散相位调制下SNS协议的成码率就媲美连续相位调制下的SNS协议,这极大的促进了SNS协议的实用化程度。

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该研究为点对点量子密钥分发提供了理论指导,为量子密钥分发更远传输距离提供可能性,推动新一代远距离城际量子密钥分发迈上了新的台阶,促进量子保密通信技术和产业化进程。

该工作得到了国家重点研发计划(2017YFA0303901)、国家自然科学基金项目(11474182、11774198、11974204、U1738142和 61801126)、山东省自然科学基金项目(ZR2019LLZ004)和济南高新区管委会的资助。

论文链接:https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.2.043304


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