12、量子密钥分发（QKD）系统的多模式解析

量子密钥分发（QKD）系统的多模式解析

1. 连续变量高斯调制相干态QKD（CV-QKD）

1.1 系统概述

CV - QKD协议基于相干态和反向调和，是一个稳定且自动的系统。它能在57小时内持续工作，通过15km标准光纤实现平均8kbits/s的密钥分发速率，涵盖所有量子和经典通信。

1.2 原理分析

• 调制过程 ：在Alice端，相干态脉冲的位置和动量正交算符在复平面上进行高斯调制，方差为$V_AN_0$。这些相干态与强相位参考（本地振荡器，LO）一起通过量子信道发送给Bob。
• 测量过程 ：Bob使用脉冲、散粒噪声限制的零差探测器，通过使信号与LO干涉，随机测量$ \hat{x} $或$ \hat{p} $正交分量。相位偏移$ \phi $会旋转正交分量，平衡零差检测相当于测量旋转后的正交分量。

1.3 系统操作步骤

1. 脉冲生成 ：Alice产生波长为1550nm、频率为500kHz的相干光脉冲，脉冲间隔为2μs，长度为100ns。
2. 信号分离 ：使用99/1非对称耦合器将脉冲分离为弱信号和强LO，两者需同向偏振。
3. 信号调制 ：信号脉冲在复平面上进行位移，幅度和相位从二维高斯分布中随机选取，通过第二个幅度调制器调整调制方差。
4. 复用传输 ：采用时间和偏振