从经典相干系统到连续变量量子密钥分发的数字信号处理:跨领域技术、应用与挑战综述

这篇系统性综述研究了数字信号处理(DSP)技术的应用——该技术最初为相干光通信系统开发,现被引入连续变量量子密钥分发(CV-QKD)领域。两者的融合显著推动了CV-QKD性能的提升,特别是在相位同步、偏振跟踪和过量噪声抑制等方面。为了对这一新兴领域进行全面且可复现的梳理,研究人员采用APISSER方法论(一种基于PRISMA协议改进的任务导向框架),对IEEE Xplore和Web of Science数据库(2021-2025年)进行结构化检索,筛选、分类并分析了220篇相关文献以回答六个研究问题。研究发现,卡尔曼滤波、载波恢复、自适应均衡和机器学习辅助信号估计等经典DSP算法经针对性改进后,已成功应用于量子领域以满足安全性和噪声约束。该工作还指出相干光通信中的神经均衡、概率整形和联合重定时均衡滤波器等新兴DSP技术具有未来CV-QKD整合潜力。尽管取得进展,研究团队指出三大挑战仍待解决:超低信噪比环境下的鲁棒相位跟踪、实时偏振补偿以及与经典信道的安全共存。本综述通过绘制量子与经典通信信号处理交叉领域的技术图谱,揭示了当前趋势、技术壁垒和新兴机遇,为开发可扩展且强健的CV-QKD系统提供了支撑。

提交arXiv: 2025-09-24 14:05

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