使用額外自發參量下轉換光源的雙場量子密鑰分發之分析

Abstract

量子密鑰分發是一個發展迅速的領域。在近幾年中，雙場量子密鑰分發協議(twin-field quantum key distribution protocol)為其中的發展重點，因其密鑰生成速率可以超越在沒有量子中繼器情況下的通道容量上限，使得量子密鑰分發在傳輸距離上以及傳輸效率上都有突破性的進展。 在這篇論文中，我們首先簡介量子密鑰分發的協議類型，並側重在雙場協議的密鑰分發規則與原理。我們分析我們團隊提出的一個基於雙場協議的變型協議，與先前的協議不同之處在於，此協議同時使用自發參量下轉換(spontaneous parametric down conversion)與弱同調脈衝(weak coherent pulse)作為訊號源，並運用雙場協議的特性---單光子干涉，來提升協議的工作效率。 為了探討此協議的表現，我們比較此協議與原始雙場協議的實驗設備需求，並模擬此兩種協議的密鑰生成速率。