近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）光量子通信与器件团队在量子密钥分发领域取得进展，首次在单边设备无关信任模型下形式化定义并实验验证了发射机设备无关量子密钥分发（TDI-QKD）协议，在27公里光纤上实现约410 bps的渐近安全密钥率。2026年10月22日，相关成果以“发射机设备无关量子密钥分发”（Transmitter-device-independent quantum key distribution）为题，发表于Physical Review Applied。

量子密钥分发（QKD）的安全性源于量子物理基本原理，任何窃听行为都会引入可检测的扰动。然而实际设备与理想设计的偏差可能被攻击者利用，进而威胁整个系统的安全性：测量端的设备依赖问题已由测量设备无关（MDI）QKD等方案较好解决，而发射机（源端）的设备依赖问题长期存在却一直未得到正式解决。量子导引的验证天然区分发送方与接收方，为解除对发射机的信任假设提供了途径；但现有单边设备无关（1sDI）QKD协议通常采用三方架构，直接移植到发送-接收架构时会引入“信令漏洞”。

针对这一问题，研究团队基于“忠实量子导引”概念形式化定义了发射机设备无关性，并在1sDI信任模型下提出了实用的TDI-QKD协议（图1）, 并给出了利用该漏洞的具体攻击模型。该方案通过强制发送方输入信息与所发射量子态之间的因果隔离来关闭信号漏洞，从而消除发射机设备安全漏洞。与量子导引测试中严格的相对论因果安排不同，TDI-QKD协议采用适配密码学场景的因果条件，所需存储延迟仅取决于接收端测量时间间隔，因而具备实用可行性。

在原理性验证实验中，研究团队搭建了全光子、偏振编码的实验平台（图2）。发射端由纠缠源、光子存储模块和测量模块组成，仅需约30米光纤即可实现150 ns延迟以满足因果隔离（接收端测量间隔为50 ns）。实验测得Bob端信道损耗7.5 dB（对应效率18%），纠缠态保真度达98%。团队对四种输入组合各采集10⁷轮相关测量，将完整概率分布输入数值安全分析方法，最终获得每轮0.048比特的渐近安全密钥率，在27公里光纤上对应约410 bps（图3、图4）。理论模拟表明，若接收端采用当前最先进的单光子探测器，传输距离可进一步提升至约107公里。

该工作在不牺牲密钥率性能的前提下解除了对发射机的信任要求，并可与MDI及纠缠交换协议兼容，有望实现更长传输距离。论文还系统讨论了快速基矢切换、随机数生成、有限尺寸效应以及接收端公平采样假设等实用化关键问题。这一成果弥合了量子密钥分发安全性与实用性之间的鸿沟，为真实世界QKD网络部署提供了新路径。