基于预报单光子源,提出了一种相位匹配被动诱骗态量子密钥分配方案。在此方案中,通信双方仅需各产生单个强度的信号。根据通信双方本地探测器的响应情况,第三方的探测结果被分为四个集合,既起到信号态和诱骗态的作用,又共同参与参数估计和密钥生成,降低了系统实现的难度并改善了方案性能。仿真结果表明:相位匹配被动诱骗态方案的最大安全传输距离可达到552 km,性能趋近于现有的相位匹配主动诱骗态方案,且无需主动产生诱骗态;在一定程度上克服了相位匹配主动诱骗态方案严重依赖探测器探测效率的缺陷,性能更为稳定;随着数据长度的下降,方案的传输性能有所下降,但数据长度即使下降至10 7,方案的最大安全传输距离依然可以达到507 km。

针对主动诱骗态方案可能引入边信息的缺点,通过结合旋转不变态,研究了基于标记配对相干态和脉冲位置调制的被动诱骗态测量设备无关量子密钥分配(MDI-QKD)协议。比较了传统MDI-QKD协议、基于旋转不变态的被动诱骗态MDI-QKD协议和具有不同帧长的基于旋转不变态的被动诱骗态MDI-QKD协议的性能优劣。仿真结果表明,引入旋转不变态和脉冲位置调制可以提高密钥生成率和安全传输距离。随着帧长的增加,协议的性能得以改善。因此,在没有强度调制的情况下,该协议避免了光源侧信道的影响,密钥生成率较高。

量子密钥分配过程中制备诱骗态信号易引入一些边信息(频率、脉冲宽度等)，窃听者可利用这些信息来分辨信号态和诱骗态。因此，提出了基于参量下转换光源和被动诱骗态方案的测量设备无关量子密钥分配协议，分析了其密钥生成率、单光子计数率以及单光子误码率与安全传输距离的关系。仿真结果表明，基于参量下转换光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议的密钥安全传输距离达到285 km，远高于基于改造后可输出两路相关信号的弱相干光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议，十分接近基于主动诱骗态的测量设备无关量子密钥分配协议，且克服了主动诱骗态方案可能引入边信息的缺点。