29、量子密钥分发：原理、协议与安全挑战

量子密钥分发：原理、协议与安全挑战

1. 连续变量协议

连续变量量子密钥分发（Continuous - Variable Quantum Key Distribution，CV - QKD）是实现爱丽丝（Alice）和鲍勃（Bob）通过量子信道安全交换密钥的重要解决方案。与离散变量QKD不同，CV - QKD使用量子态的连续自由度（如振幅和相位）来编码量子信息，允许传输无限数量的状态。

• 量子态 ：在CV - QKD中，用于编码信息的是光的量子力学状态。最常用的量子态是相干态，它类似于经典态，具有明确的振幅和相位，用复数α表示。
• 零差检测 ：这是一种用于识别量子态振幅和相位的测量技术。通过分束器将输入的量子态与本地振荡器相结合，输出包含输入态振幅和相位的信息。爱丽丝和鲍勃可以使用平衡零差探测器测量量子态的正交分量（振幅和相位正交分量）。
• 高斯调制 ：CV - QKD中，通常使用高斯分布对量子态进行调制。高斯调制在数学上表现良好，具有简单的数学表示，能够实现量子信息的高效编码和解码，并实现高密钥生成率。
• 安全分析 ：CV - QKD的安全分析包括评估量子信道中的过量噪声水平，并检查潜在的窃听企图。过量噪声可能来自设备缺陷或量子信道中的损耗。CV - QKD已被证明对相干攻击是安全的，即窃听者试图通过对量子态进行相干测量来提取信息。
• 压缩态 ：光的压缩态是一些CV - QKD协议中使用的特殊量子态。压缩态在电磁