中科大在新型量子密钥分配研究上取得重要进展

新华社合肥2月2日电(记者吴兰)记者2日从中国科技大学获悉，该校科研人员在环回差分相位量子密钥分配(RRDPS)研究方面取得重要进展，这是世界上首次实现分组脉冲数最少、安全距离最长的RRDPS协议。

这项研究结果最近发表在国际权威学术期刊《自然通讯》上。

中科院量子信息重点实验室的尹振强、、、韩从理论上改进了协议的安全性证明。在此基础上，世界上首次实现了分组脉冲数最少、安全距离最长的RRDPS协议，解决了实际信道条件下分组脉冲过多、效率低下的问题。

RRDPS是日本和美国科学家在2014年提出的一种新的量子密钥分配协议。该协议可以在不监测信号干扰参数的情况下估计窃听者的信息量，并在量子密钥分配协议的设计上实现了突破。在实际应用中，无干扰信道监测还带来了系统简化和高误码率的优点，引起了学术界的极大兴趣。

然而，该协议中仍有一些关键问题尚未解决。首先，从理论上讲，现有的安全证明在计算信息泄露时比较粗糙，不能定量描述窃听者的攻击行为、系统错误率和信息泄露之间的内在联系。实验中需要的脉冲包l数量太大，实现有效测量的设备相对复杂，这也限制了协议的实用性。

为了解决这些问题，中国研究者首先从理论上完善了RRDPS协议的安全性证明。仿真结果表明，基于这种新的安全证明，RRDP协议的密钥速率和安全距离等关键指标得到了显著提高，与原协议相比，RRDP协议所需的脉冲包数L大大减少，这对降低RRDP系统的实现难度和提高其实用性具有重要意义。

为了进一步验证这个理论，汉·付正的研究小组还用L=3进行了最简单的RRDPS演示实验。实验在30公里光纤通道上实现了无差错检测的密钥分发。如果结合航道干扰参数，安全距离可达140公里。研究结果对丰富高维量子密钥分发的安全分析理论和方法，提高系统的实用性具有重要的参考价值。(结束)

论文链接