杨舜禹,马海强,李振华

(北京邮电大学理学院, 北京 100876)

0 引言

随着现代社会频繁的交流,人们对通信的需求日益增加,保证通信安全的手段也就变的尤为重要。量子密钥分发(QKD)使人们第一次触及通信安全最高安全性-无条件安全性的全新密码体系。自1984年,第一个QKD方案(BB84)[1]提出以来,量子通信由于其理论上无条件安全性备受关注。随着量子卫星的上天和地面量子通信网的建立,其理论实验均取得了诸多发展。

由于理想的单光子源制备消耗高、要求繁琐,弱相干源(WCS)仍普遍用于QKD协议理论推导和实验。WCS光源虽然易于制备,但其缺点也是致命的,单光子占比较少,零光子和多光子占比较大。这就让通信系统效率降低及容易收到光子数分离(PNS)攻击[3,4]。为了抵御这种情况,诱骗态[5-7]方案被提出且获得大家认可。为了减少真空脉冲,结合实际的诱骗态,提出可预测的相干光源(HPCS)[8]及可预报单光子源(HSPS)[9]以提高QKD性能。由于HPCS和HSPS光源具有较低的真空脉冲比例,都可以轻松提高最终密钥生成率和原始诱骗状态协议的安全传输距离。

尽管BB84协议及其衍生协议理论上确保无条件安全性[10,11],但是现实是,由于设备的缺陷以及环境因素限制而无法完美地制备算符描述的量子态[12]。对于制备与调制光信号时光源强度的波动,可以将这些误差当作窃听者的信息量来估计最大安全传输距离。已经证明这种分析方法在诱骗态方案下的可行性,并且其可以用在HPCS和HSPS两种光源中[13-15]。……