我國學(xué)者實(shí)現誤差容忍高安全量子密鑰分發(fā)

  ICC訊 近日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊提出了兼具高穩定性和高安全性的誤差容忍測量設備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議，并從安全性分析和實(shí)驗驗證兩方面證實(shí)了該協(xié)議對源端非理想特性具有極強的容忍能力。相關(guān)研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上。

  測量設備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)，可以免疫所有針對探測端的潛在攻擊行為，是新一代量子密鑰分發(fā)技術(shù)的典型協(xié)議。然而，其依然保留了對源端的諸多安全性假設，例如量子態(tài)調制中的誤差和噪聲就會(huì )違背這些安全性假設，不僅會(huì )顯著(zhù)降低量子密鑰分發(fā)系統的性能，還會(huì )給潛在竊聽(tīng)者帶去可乘之機。

  研究人員通過(guò)將源端常見(jiàn)的非理想特性納入安全性證明框架中，提出了兼具高穩定性和高安全性的測量設備無(wú)關(guān)協(xié)議——誤差容忍測量設備無(wú)關(guān)協(xié)議。該協(xié)議在免除了對探測端所有安全假設的同時(shí)，還免除了源端的“單光子態(tài)不可區分假設”和“純態(tài)假設”。由于免除了這兩條假設，測量設備無(wú)關(guān)協(xié)議對量子態(tài)調制中的信號畸變和噪聲具有極強的容忍能力。經(jīng)過(guò)嚴格的安全性分析，證明了這些源端設備的非理想特性不會(huì )破壞測量設備無(wú)關(guān)協(xié)議的安全性，也不會(huì )降低系統的安全密鑰生成速率，因此誤差容忍協(xié)議兼具高安全和高穩定兩大特性。

  研究人員還進(jìn)一步搭建測量設備無(wú)關(guān)系統，對提出的誤差容忍協(xié)議進(jìn)行實(shí)驗驗證。首先，通過(guò)自主設計的Sagnac-AMZI編碼器和四強度誘騙態(tài)調制裝置，實(shí)現了原始測量設備無(wú)關(guān)協(xié)議，并通過(guò)該系統觀(guān)察測量調制信號具有不同誤差時(shí)原始協(xié)議性能的變化。隨后，研究人員使用同一系統執行誤差容忍測量設備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)協(xié)議，在不對選基信號進(jìn)行預先校準的情況下實(shí)現了幾乎恒定速率的安全密鑰分發(fā)。

  這項成果極大地推進(jìn)了測量設備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程，也為量子密鑰分發(fā)技術(shù)真正走向無(wú)條件安全奠定了理論和實(shí)驗基礎。