孟杰 徐乐辰 张成峻 张春辉 王琴†

1) (南京邮电大学,量子信息技术研究所,南京 210003)

2) (南京邮电大学,宽带无线通信与传感网教育部重点实验室,南京 210003)

本文主要介绍标记单光子源的制备、特性,及其在3 种主流量子密钥分发(BB84,测量设备无关,双场)协议中的应用与发展,同时通过对比标记单光子源和基于弱相干态光源在同类协议中的性能,分析讨论不同光源的优缺点.此外,针对双场量子密钥分发协议中对单光子干涉特性的要求,分析了标记单光子源在双场协议应用中的局限性,并讨论了可能的解决方案,对今后发展实用化量子保密通信系统将起到有价值的指导和推进作用.

1 引言

量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)不仅是量子保密通信的核心,也是当前研究的热点.从第一个BB84[1]协议被提出到目前为止,该方向已有近四十年的发展历程.1991 年,Ekert[2]提出了基于量子纠缠和贝尔不等式的密钥分发协议,称为E91 协议.1992 年,Bennett 等[3]提出了不需要做贝尔不等式检测的纠缠类量子密钥分发协议,即BBM92 协议,同时指出纠缠协议和BB84协议的等效性.同年,Bennett[4]又给出了简化版的BB84 协议,即B92 协议.随后,出现一系列其他种类的协议,如高斯调制协议、离散类协议、SARG04 协议[5]、差分相位协议[6]和六态协议[7]等.随着QKD 的发展,人们也会关注其实际应用中的安全性问题.以单光子协议为例,协议模型中包含光源、量子态的制备、信道以及探测器.而由于光源的不完美,容易受到光子数分离攻击[8,9];由于探测器的不完美,可……