几何相位辅助的简易相位补偿实现基于相移贝尔态的量子密钥分发

基于纠缠的量子密钥分发(QKD)依赖于高保真度最大纠缠贝尔态的制备,这类态通常通过自发参量下转换(SPDC)产生。在实际系统中,双折射效应、泵浦光束干扰、光子对生成缺陷、物理信道传输及收集过程会引入有害的相对相位,导致贝尔态退化为相位偏移态。这会降低干涉可见度,增加量子比特误码率(QBER),并限制安全密钥的生成。传统补偿技术(如双折射晶体、干涉稳相和空间光调制器)在实际部署中往往难以适用。本研究展示了一种可在发射端或接收端实施的通用相位补偿方案,可消除贝尔态中的任意相对相位。该团队通过理论与实验量化了BBM92协议中QBER对相对相位的依赖关系,证实基于几何相位的控制能有效恢复纠缠质量。在使用非简并偏振贝尔态的概念验证实验中,该团队实现了超过95%的态保真度,并将QBER降至安全QKD所需的11%阈值以下。这种鲁棒性方案为纠缠光子系统提供了实用的相位控制手段,还可通过时间-偏振映射扩展至时间编码QKD,为构建稳定低误码的量子通信网络开辟了新路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-14 04:35

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