通过基于超立方体的量子行走增强单向量子密钥分发协议的安全性与抗噪能力

量子密钥分发(QKD)是一种基于信息论安全性的基础密码协议。然而,BB84等经典协议虽然因结构简单而备受青睐,但其抗窃听能力有限,且在真实噪声环境下表现欠佳。最新研究开始探索利用离散时间量子漫步(QW)来增强QKD方案。该研究团队专注于单向QKD协议设计,其安全性完全依赖于底层量子漫步的拓扑结构,而非协议细节。本文提出了一种基于超立方体拓扑的量子漫步新型协议,并证明在相同参数下,该协议相比现有环形拓扑方案(即当前最优技术)能显著提升安全性和抗噪能力,从而有效抵御窃听攻击。此外,研究人员开发了支持环形与超立方体拓扑的高效可扩展量子漫步QKD仿真框架。该工具包基于IBM量子计算软件开发套件(Qiskit)实现,可在真实噪声模型下进行噪声感知分析。为促进成果复现与后续研究,该工作已将完整仿真框架开源。这一贡献为设计兼具拓扑驱动安全性与增强抗噪能力的拓扑感知QKD协议奠定了基础。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-26 09:35

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