使用图神经网络优化量子密钥分发网络性能

该论文提出了一种基于图神经网络(GNN)框架的量子密钥分发(QKD)网络优化方案。当前,量子计算机的发展正威胁着经典密码学的安全体系。此外,虽然QKD网络专为保护机密通信而设计,但其仍面临多重运行难题:动态环境适应能力、多参数优化及资源高效利用等。为克服这些障碍,研究人员提出了一种基于GNN的框架,可将QKD网络建模为动态图结构,并从网络拓扑中提取可利用特征。该图结构不仅包含拓扑信息,还涵盖量子通信特有的关联特征(如节点间连接边数等)。实验结果表明:经GNN优化的QKD网络实现总密钥率显著提升(从27.1 Kbits/s增至470 Kbits/s)、平均量子误码率降低(从6.6%降至6.0%),同时在平均传输距离略微缩短(从7.13公里减至6.42公里)的情况下保持路径完整性。进一步分析不同规模网络(10至250个节点)的表现显示,该方案在中型网络中提升了链路预测精度与密钥生成速率。这项工作为QKD网络引入了创新运行模式,通过构建自适应、可扩展的量子通信系统来提升安全性与性能,从而实现了网络优化范式的转变。

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提交arXiv: 2025-11-20 15:36

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