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量子密钥分发
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量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD),是一种密钥的安全传输方式,可以在两个相距遥远的通信端之间进行密钥的发送。在保密通信的过程中,需要用密钥加密解密信息,密钥的安全性保证了信息的安全性。

与传统方式不同,量子密钥分发理论上是无条件安全的,其安全性由量子力学的基本原理保证。量子不可克隆定理说明,无法完美克隆任意量子态。因此,任何对量子密钥分发过程的窃听,都有可能改变量子态本身,造成高误码率,从而使窃听被发现。一般来说,QKD过程中对量子态的传输,是依靠对光子进行编码、传输、测量实现的。

QKD技术自1984年被提出至今,研究已超过30年,取得了丰厚的成果。从最初离散变量中对光子偏振或相位进行编码的BB84协议,到基于纠缠光源的E91协议,相位分布式参考协议中的DPS协议和COW协议,乃至连续变量QKD协议,测量设备无关(MDI-QKD)协议,都不断地在理论和实验上取得进展。同时,世界各地QKD商用系统的生产、QKD网络的搭建以及QKD应用的研究,也标志着QKD技术向实用化迈进。

CREAM小组已经搭建出一套“即插即用”的QKD系统。这套系统是第一套将光源的不完美性纳入考量的系统,并且实现了实时后处理。我们同时也对QKD进行理论研究,探究了离散变量协议中不可置信光源的波动问题,以及对连续变量协议进行了安全性分析。如今,我们的研究包括离散变量协议、连续变量协议的理论和实验研究,以及测量设备无关协议的相关研究。


[1] 
Zhengyu Li, Yi-Chen Zhang, Feihu Xu, Xiang Peng, and Hong Guo, “Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution,” Phys. Rev. A 89 (5), 052301 (2014).
[2] 
 Bingjie Xu, Xiang Peng, and Hong Guo, “Passive scheme with a photon-number-resolving detector for monitoring the untrusted source in a plug-and-play quantum-key-distribution system,” Phys. Rev. A 82 (4), 042301 (2010).
[3] Xiang Peng, Hao Jiang, Bingjie Xu, Xiongfeng Ma, Hong Guo, “Experimental quantum key distribution with an untrusted source,” Opt. Lett. 33 (18), 2077-2079 (2008).