广东工业大学 物理与光电工程学院，广州 510006
针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题，提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理，将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascade算法不同，Cascade-Biconf信息协商算法通过优化分块的大小降低了协商过程中的交互次数和计算量。仿真结果表明：在通信双方初始密钥误码率为0.1的情况下，Cascade-Biconf信息协商算法可将传统Cascade算法的协商效率由0.76提升到0.84，总吞吐量提升27.9%。
信息协商 Cascade算法 密钥分发 混沌同步 保密通信 information reconciliation, Cascade algorithm, key
1 季华实验室，广东佛山528200
2 中国人民解放军96035部队，吉林吉林13101
3 中国科学院大学北京100049
随着量子保密通信网络及产业化发展，轻小型化接收望远镜满足量子跟踪仪规模化和便携式的多应用场景需求。对满足接收望远镜的技术体制进行了对比分析，确定了RC+小像元+量子模块的光学系统形式，采用小F数+微小像元的技术体制。设计了全铝一体化结构的φ280量子跟踪仪接收望远镜，F5的RC望远镜采用RSA-6061微晶铝合金作为反射镜的结构材料，配合一体化硬铝合金高刚性结构，静力学（重力变形和温度变形）仿真分析结果满足近衍射极限成像和高效率量子接收要求，动力学仿真分析结果表明，一阶模态为91 Hz，具有足够高的动态刚度和安全冗余。集成测试结果表明：望远镜的中心视场波像差RMS为λ/14.7，5个视场系统波像差均优于λ/12.7，可以确保近衍射极限高质量信标成像，奈奎斯特频率处的光学传递函数为0.15；HV+-四个偏振态的平均偏振对比度为454，全系统效率为51.93%，可以高质量接收量子密钥；-25 ℃和+30 ℃外场恒星成像实验验证了系统可以稳定、高质量提取质心用于脱靶量闭环；与“墨子号”星地量子密钥分发实验成码为92.9 kb，误码率为1.18%，能够实现高效率量子接收。
量子通信 轻小型 量子跟踪仪 高刚性 量子密钥分发 quantum communication lightweight and miniaturized quantum tracker high rigidity quantum key distribution 光学 精密工程
2023, 31(23): 3426
1 南瑞集团有限公司/国网电力科学研究院有限公司, 江苏 南京 210000
2 南京南瑞国盾量子技术有限公司, 江苏 南京 210000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100000
4 国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东 济南 250000
5 南京邮电大学, 江苏 南京 210003
量子密钥分发 (QKD) 在信道中容易丢失信息载体, 因此有限的通信距离和密钥生成速率是其应用的主要瓶颈。一般而言, 密钥速率受信道传输速率的限制, 而相位匹配量子密钥分发 (PM-QKD) 协议的提出克服了线性密钥速率的约束, 即安全密钥速率与传输速率的平方根成正比。虽然PM-QKD协议可以保证探测器的安全性, 但光源方面仍存在一些缺陷。在PM-QKD协议中, 一般假设光源为理想相干态, 而这与实际的QKD系统不完全相符, 从而造成一些安全问题。本研究讨论了光子数分布未知条件下的PM-QKD协议, 证明了光子数分布未知条件下的安全性分析仍然是合理的, 也表明基于光源检测的PM-QKD协议产生的密钥率与理想光源下的密钥率基本一致。
量子信息 量子密钥分发 相位匹配 光源监测 光源涨落 光子数分布 quantum information quantum key distribution phase-matching light source monitoring source fluctuation photon number distribution
贵州大学大数据与信息工程学院，贵州 贵阳 550025
提出了一种基于K近邻算法的相位编码连续变量量子密钥分发量子态识别方法。算法利用接收量子态的相位特征实现识别，首先由已知相干态构成的训练集进行学习，再根据未知量子态提取出的相位特征进行分类。推导了基于K近邻的识别方法在集体攻击与反向协调下的安全码率，比较了该方法应用于四态协议和八态协议下，在不同传输距离、调制方差、过量噪声下的性能。数值仿真结果表明，该方法能够有效生成安全密钥，当安全码率为10-5比特每符号时，传输距离可达到250 km。
连续变量 量子密钥分发 相位编码 K近邻算法 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927002
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室，河北 石家庄 050081
在空间信道连续变量量子密钥分发（CVQKD）中，相干态调制体制与经典光通信设备通用性更强、与光纤信道兼容性更好，是未来空间信道CVQKD网络建设重要方案之一。针对湍流信道中光量子信号的扩束、吸收、散射、漂移以及本振光和量子信号之间的相位差抖动等效应，构建了湍流信道下CVQKD安全密钥率仿真模型，重点分析了湍流信道参数、相位延迟量和探测方式对系统密钥率的影响。结果表明：系统总过噪声与传输距离、本振光和信号光延迟时间、大气湍流强度等均呈正相关，大气湍流的增强会降低信道透过率，还会增大系统中断概率和过噪声，使系统密钥率迅速下降。外差探测在短距离传输时具有较高密钥率，零差探测可实现更远距离传输。仿真结果可为实际自由空间CVQKD系统的设计和优化提供参考。
光通信 量子密钥分发 连续变量 大气湍流 安全密钥率 中国激光
2023, 50(14): 1412002
