近期我院量子信息与量子通信团队在实际高바카라 배팅性量子密钥分发系统实验方面取得重要进展，论文以“使用바카라 배팅收发端的简单量子密钥分配方案（Simple Quantum Key Distribution using a Stable Transmitter-Receiver Scheme）”为题被国际光学重要杂志《Optics Letters》接收。

量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是量子通信的重要分支，是量子力学与密码学结合的产物。QKD能够在两个远程用户之间共享安全的随机密钥，其安全性由量子力学基本原理保障。由于其可靠的安全性，QKD作为新一代的加密手段被广泛研究。经过多年发展，QKD已经完成安全性证明，在自由空间、光纤链路、水下通道甚至星地之间均已完成实验验证，并且已经开始逐步商业化。然而，QKD系统中，实际器件仍然存在潜在的安全性漏洞，同时集成度、바카라 배팅性等仍不尽人意，极大地限制了其应用场景。因此，如何提高实际系统的安全性、바카라 배팅性及集成度是当前的重要研究方向。偏振编码诱骗态方案广泛应用于多种QKD协议中。然而在调制过程中会出现模式效应等侧通道，带来安全性漏洞。

本工作提出了一套简单的具有바카라 배팅收发端的QKD案。发射端由Sagnac强度调制器与Sagnac偏振调制器通过保偏光纤连接而成（图1），具有无需偏振对齐和无偏振模式色散的特点，同时免疫调制过程的模式效应漏洞。此外，发射端具有极强的抗干扰能力，Sagnac强度调制器填补了模式效应攻击的安全漏洞。同时，接收端采用具有紧凑结构的偏振分析模块，并且对准并固定了每组测量基矢的相对角度，提高了内在的바카라 배팅性。同时，接收端简化了基矢校准与偏振补偿的难度，可以将偏振控制器的数量由两个以上减少至一个。在实验测试中，系统在没有任何主动补偿和校正的情况下，维持了48小时的바카라 배팅性和平均量子误码率(QBER)小于1%（图2），展示了优秀的바카라 배팅性。该系统也在光纤信道上进行了测试，在75km长的光纤信道上获得了7.32kb/s的密钥率（图3）。

图一 具有바카라 배팅收发端的QKD系统装置示意图。a. Sagnac POL模块示意图；b. PAM模块示意图。

 

图二 误比特率（QBER）和计数（Counts）48小时바카라 배팅性测试。绿色（粉色）线表示X（Z）

基是QBER。蓝色（红色）线表示信号态（诱骗态）计数。

图三 不同距离下的安全密钥率。蓝色实线为理论仿真结果，红色三角为实验结果，分别对应25km，50km和75km。

该工作获得国家自然科学基金重点项目、青年基金及广西相对论天体物理重点实验室开放课题等项目资助。

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论文作者：马迪（硕士生），刘馨（硕士生），黄春凤（硕士生），陈华生（本科生），林焕斌（本科生），韦克金(通信作者)。