环路回传量子密钥分发的一个贝尔态扩展

双向量子密钥分发(QKD)协议长期面临若干挑战,包括经典信息泄露、信号空间被限制在可预测子空间内,以及在替代攻击或纠缠交换攻击下可检测性有限的问题。本研究提出了一种基于贝尔态扩展的回环QKD架构,该架构在保留其简化、免测量远端终端这一核心特征的同时,提升了效率与可检测性。协议采用纠缠贝尔态,并在远端节点上执行确定性的局域泡利编码。核心要素在于,Alice 私下制备并知晓初始贝尔态,该状态作为隐藏参考,使她能解读 Bob 诱导的贝尔态跃迁,同时阻止攻击者在未获取该参考的情况下重构编码。通过利用族内与族间的贝尔跃迁,该方案将有效信号空间扩展至超越早期双向协议的子空间限制。Alice 执行贝尔态测量,无需任何基筛选即可确定性地推断 Bob 的操作。尽管传输子系统在局部仍保持最大混合态,但隐藏初始贝尔族会放大可分离替代策略下的扰动,每轮产生约 3/4 的内在检测概率。从效率角度看,该协议消除了单量子比特回环方案固有的后选择限制:有效吞吐量仅受贝尔态测量成功概率的约束,在线性光学实现中可达 50%。这些特性使该方案特别适用于移动或边缘 QKD 场景,其中被动远端节点需在高损耗和有限交互时间下运行。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-08 16:46

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