水下信道中用于量子密钥分发的非最大纠缠态:基于Kraus算子的BBM92协议
水下光学信道由于吸收和散射效应,对量子通信系统的安全性和可靠性构成了重大挑战。该研究探讨了在真实水下信道条件下,基于BBM92纠缠的量子密钥分发协议。光子对以非最大纠缠态制备,水下传播介质被建模为一个同时包含振幅阻尼和退极化效应的量子信道,并在Kraus算子形式体系下进行描述。协议性能通过量子比特误码率和密钥生成率进行评估,并分析了其随纠缠度和信道退化参数的变化关系。针对所提出的信道模型,该团队推导出了QBER和SKR的闭式解析表达式,并通过蒙特卡洛模拟进行了验证。随后,该框架被应用于多种真实水下场景,考虑了不同类型的水体,即清澈海洋、沿岸及浑浊水域,以及不同的大气条件。

