通过优势提取技术提升实际波长分复用诱饵态量子密钥分发的性能

《Scientific Reports》：Improving the performance of practical wavelength division multiplexing decoy-state quantum key distribution with advantage distillation

　　

摘要

量子密钥分发（QKD）是一种利用量子力学原理实现信息论上安全密钥共享的有前景的方法。尽管QKD是量子信息科学中最具实用性的领域，但其广泛应用受到高昂实施成本的限制。虽然通过波分复用（WDM）技术结合经典通信来传输QKD在成本效益方面具有优势，但较强的经典信号所产生的噪声会降低QKD的性能。尽管存在一些缓解策略，但这些策略往往需要较高的复杂性或额外的硬件支持。在本文中，我们应用了“优势提取”（AD）技术来提升在实际WDM环境中运行的BB84型QKD系统的性能。我们对共传播和反向传播两种场景进行了有限密钥长度分析，并研究了经典信道数量及每信道光功率变化对系统性能的影响。通过对比有无AD技术的仿真结果发现，AD技术能够有效抵御来自经典信道的噪声干扰。实验结果表明，在WDM环境下的共传播和反向传播过程中，AD技术均能够提高密钥传输速率和传输距离，且无需对硬件进行任何修改。这些发现表明，“优势提取”技术是推动基于WDM的QKD广泛应用的有效策略，尤其是在具有挑战性的反向传播场景中。