刘 冰 刘欣瑞 贾炜光

北京电子科技学院，北京市 100070

前言

保密通信的安全性是每一个国家、政府、部门及个人都高度重视的问题。 经典密码体制的安全性在量子计算机和量子算法的提出之后面临着巨大的挑战。 量子密钥分发(Quantum Key Distribution， QKD)是一种密钥的安全传输方式，在密码领域有着广阔的应用前景。 中国科学技术大学潘建伟团队是中国首先开展卫星量子通信实验研究的团队，早在2016 年量子科学实验卫星“墨子号”的成功发射，就已经实现了制备－测量技术在卫星密钥分发上的应用[1]。 在2020年，该团队又使用处于纠缠状态的光子实现了密钥生成[2]。 尽管量子密钥分发可以实现经典信息的无条件安全传输，但是安全成码率和远距离传输成为制约其高速性能的瓶颈，扩展通信距离和保持足够的码率是当前亟待解决的问题。 而后处理技术是量子密钥分发中不可或缺的关键技术，对量子密钥分发的安全性和效率具有重要的影响。 其中具有双向纠缠提纯的后处理能够进一步提高量子密钥分发的效率，所以更具有优势。

本文第一部分简要介绍了纠缠提纯协议及其相关概念，第二部分介绍了单向纠缠提纯协议，第三部分介绍了双向纠缠提纯协议，第四部分介绍了代表QKD 协议，第五部分通过数值模拟展示了双向纠缠提纯协议对提高通信距离的作用，最后一部分总结包括了双向纠缠提纯的优势、缺点及展望。

1 背景介绍

1.1 量子纠缠

量子纠缠理论涉及到定域性、实在性以及测量理论等量子力学中的基本问题，并在量子通信和量子计算中起到极其重要的基础性作用。……