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leyu乐鱼网站登录-南京大学在长距离离散调制连续变量量子密钥分发理论中取得新进展

发布时间:2022-01-06 作者: leyu乐鱼网站登录

近日,南京年夜学物理学院、固体微布局物理国度重点尝试室、人工微布局科学与手艺协同立异中间陈增兵和尹华磊等人在长距离离散调制持续变量量子密钥分发理论中获得新进展,提出了一种新型离散四相调制和谈,可以或许答应低本钱、高机能、室温工作的均衡零差探测器进行远距离、高码率的量子密钥分发。摹拟成果显示,新和谈较之前的四相调制零差探测和谈对噪声的容忍能力晋升近一倍,成码率与最年夜传输距离获得年夜幅晋升,是以有望操纵该和谈实现低本钱高效力的量子保密通讯收集的搭建。该功效11月12日以研究长文的情势在线颁发在美国物理学会期刊[PRXQuantum2,040334(2021)]上。

量子密钥分发手艺是应对量子计较时期信息平安问题的主要手艺手段之一。操纵量子物理根基道理,量子密钥分发答应通讯两边分享信息理论平安的全同且随机的隐私密钥,用在平安加密通讯。持续变量和谈易在继续高速经典相关光通讯手艺,可以或许实现多波长量子信道复用,在短距离具有较高成码率的优势,已成为量子密钥分发的一个主要研究标的目的。比拟在高斯调制方案,离散调制可以极年夜下降量子态制备的复杂性,简化后处置,削减计较资本的耗损。最近几年来,离散调制和谈获得主要进展,法国科学家实现可抵抗集体进犯的外差四相和谈[PRX9,021059(2019)];加拿年夜科学家经由过程非线性数值方式取得与高斯方案码率比拟拟的外差四相和谈[PRX9,041012(2019)];日本科学家实此刻有限密钥前提下抵抗相关进犯的外差二相和谈[NatureCommun.12,252(2021)]。

零差四相和谈示意图和码率摹拟曲线

为了进一步鞭策离散调制和谈的适用化,陈增兵研究组发现发送方在两边基矢信息比对时可能额外泄漏信息,致使零差和谈与外差和谈的机能比拟差距甚远。研究组经由过程奇妙的设计使得发送的量子态同时携带两个被测基矢的信息,领受方可使用零差探测体例自由选择一个基矢进行检测。发送方由此没必要传播鼓吹基矢信息,从而截断了信息泄漏的路子。在这类环境下,新和谈的额外噪声容忍能力显著提高,成码率和传输距离都年夜幅度晋升。研究组还对离散四相调制和谈采取外差探测与零差探测的适用性进行了比力。因为量子不肯定性关系,外差探测在抱负装备前提下的优势相较在零差探测其实不较着。另外,因为现实装配的复杂性,外差探测的成码率优势进一步减小,乃至被反超。新和谈不但下降了本钱、简化了装配,还晋升了成码率和最年夜传输距离,变得加倍适用。与此同时,它揭露了在现有的各类量子平安和谈中,可能存在的一种没必要要的信息泄漏体例,对该体例的优化有望在装备自力的量子密钥分发研究中获得利用。

论文第一作者为南京年夜学物理学院博士研究生刘文博,通讯作者为南京年夜学尹华磊副传授和陈增兵传授。该研究工作遭到国度天然科学基金、广东省重点范畴研发打算、中心高校根基科研营业费的帮助。

论文链接:https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.2.040334

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