噪声自适应双向安全确定性量子密钥分发

该团队提出了噪声自适应量子密钥分发(QKD)协议,其中合法通信方根据窃听者引入的、影响合法子系统的噪声模型,优化编码(量子态制备)和解码(测量基)操作。这扩展了传统QKD方案,后者采用固定且独立于通信信道噪声特征的编码与解码策略。该团队研究了三种代表性协议:基于纠缠的安全密集编码(SDC)、无纠缠的Lucamarini-Mancini(LM05)以及双向制备-测量Bennett-Brassard(BB84)协议。利用熵不确定关系,该团队推导了在集体攻击下,自适应场景和传统非自适应场景对应的秘密密钥率。针对正向与反向传输信道上独立同分布的噪声,以及关联性和非马尔可夫环境,该团队识别出一类信道,在该类信道下,自适应方案能提升所考虑协议的秘密密钥率。相反,该团队也确定了包括退极化信道和比特翻转信道在内的泡利信道,在这些信道中自适应策略并无优势。该团队进一步证明,这些最优集合通常非唯一,且可能显著不同于在无安全限制下最大化密集编码容量的酉变换。该团队的研究结果确立了噪声自适应编码与解码作为在现实噪声量子信道上提升安全通信能力的强大框架。
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提交arXiv: 2026-05-27 03:26

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