近日，济南量子技术研究院姜聪副研究员与清华大学王向斌教授等人在有光源强度涨落的SNS协议的实际安全性研究方面取得重要突破。该研究成果发表在期刊《国家科学评论》（National Science Review）上。

SNS协议即王向斌教授于2018年提出的“发或不发双场量子密钥分发协议”，其在较高通道噪声下仍有较好的成码表现，之后基于SNS协议，王向斌教授团队又提出系列改进方法，大幅度提高了协议成码率和成码距离。SNS协议已被广泛应用于国内外实验小组的多个远距离QKD实验，包括最远距离现场光纤（511 km）QKD实验和多个更远距离的实验室光纤QKD实验等。采用不可信第三方作为测量方，SNS协议可以完全免疫针对探测端的攻击，因此SNS协议光源端的实际安全性研究显得尤为重要。

在通常QKD协议的参数分析中，总是假定光源强度是稳定的。但实际上，由于光源设备的不完美性，实际光源发射的脉冲强度和预设强度之间总是存在偏差。这种偏差有时候还是非随机的，比如，光源强度可能会随着环境温度变化而缓慢漂移。非随机的强度涨落会使窃听变得更加容易。实际量子密钥分发一个极为重要的问题是：如何保证在光源强度涨落情况下的安全性？

不同强度涨落幅度下SNS协议的成码率对比

在本研究中，研究人员通过（虚拟）衰减映射和拓展标记模型的方法，得到了有强度涨落时SNS协议的安全成码率计算公式。该结论仅依赖于光源强度涨落上下界值，无需知道具体的强度涨落模型，甚至允许由窃听者控制具体涨落，从而确保在任意涨落模型下的安全性。数值模拟结果表明，随着强度波动范围的增加，密钥率和最远距离略有下降。图中绝对PLOB界是针对具有完美检测探测器的成码率线性上界。结果表明，SNS协议在强度波动为5%时的成码率仍然可以超过绝对PLOB界限，每1%的强度波动会导致4%的成码率下降，这表明SNS协议对光源涨落具有鲁棒性。该研究成果进一步提高了SNS协议的现实安全性，促进了该协议的实用化程度。

济南量子技术研究院姜聪是论文第一作者，王向斌是论文通讯作者。该研究得到山东省重点研发计划项目、山东省自然科学基金项目、济南市和济南高新区的支持。

论文链接：https://academic.oup.com/nsr/article/10/4/nwac186/6705425