纠缠态对于大多数基于纠缠的实用量子密钥分发协议而言并不足够

量子密钥分发(QKD)是量子信息理论中研究最深入的应用领域。基于纠缠态的QKD(EB-QKD)核心问题在于:是否所有纠缠态都能用于提取密钥?该研究团队发现,在标准实用EB-QKD协议(如E91或基于纠缠态的BB84类协议)中,当参与方公布输入选择以共享安全密钥时,即使存在任意微小的经典侧信息泄露,纠缠态也不足以保证密钥提取。研究人员通过识别一类特殊的两比特各向同性态证实了这一点——这些态虽具有纠缠特性,但在任何可能的测量方案下均无法通过此类协议蒸馏出密钥。反直觉的是,即便泄露仅来自协议的“无效轮次”(即无法用于生成密钥的轮次),这种密钥提取能力的缺失依然存在。该工作进一步将结论推广至任意维度和多方场景,发现存在一类各向同性态虽保持纠缠,却无法通过此类协议提取安全密钥。最后,研究人员证明该方法能以协议无关的方式,为基于中继器的QKD架构可扩展性提供上界评估。值得注意的是,研究发现制备过程中即使存在微小噪声,也会显著降低QKD网络的可扩展性。

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提交arXiv: 2026-03-06 15:43

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