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有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配

姬一鸣,  庄茂录,  张贵新,  陈爱萍,  王丽,  李文强

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姬一鸣, 庄茂录, 张贵新, 陈爱萍, 王丽, 李文强. 有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 55-59. doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
引用本文: 姬一鸣, 庄茂录, 张贵新, 陈爱萍, 王丽, 李文强. 有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 55-59. doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
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Ji Yiming, Zhuang Maolu, Zhang Guixin, Chen Aiping, Wang Li, Li Wenqiang. High speed measurement device independent quantum key distribution with finite detector dead time[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(S1): 55-59. doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
Citation: Ji Yiming, Zhuang Maolu, Zhang Guixin, Chen Aiping, Wang Li, Li Wenqiang. High speed measurement device independent quantum key distribution with finite detector dead time[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(S1): 55-59. doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
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有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配

doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
  • 1.

    空军通信士官学校,辽宁 大连 116600

基金项目: 

国家自然科学基金（61106068）

详细信息
    作者简介:

    姬一鸣(1991-),男,助教,硕士,主要从事光纤通信及量子通信方面的研究。Email:ymjr328@163.com

  • 中图分类号: TN913.7

High speed measurement device independent quantum key distribution with finite detector dead time

  • 1.

    Air Force Communication NCO Academy,Dalian 116600,China

  • 摘要: 由于探测器死时间的影响，当信号发送速率超过探测器的最大计数率时，将导致光子到达时不能成功进行探测，造成较高的误码率，影响密钥的安全。文中以BB84协议为例，分析了有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配方案的安全性，并对最优传输速率进行了仿真。仿真结果表明：不考虑探测器死时间时，密钥筛选速率随着光子发送速率的增加而线性增加；考虑探测器死时间影响时，密钥筛选速率不再随着光子传输速率的增加而无限增加，筛选密钥曲线发生弯曲。在传输距离为100 km时，密钥的筛选速率和探测器死时间的关系接近2.1/10，最优传输速率与探测器死时间的关系接近3.3105/。
    Abstract: The detector cannot detect photon successfully when the signal transmission rate exceeds the maximum detector count rate in high speed quantum key distribution scheme. This leads to correlations in the sifted bit string, and the security is compromised. In this paper, the high speed measurement device independent quantum key distribution based on BB84 protocol with finite detector dead time was analyed and the optimal transmission speed was simulated. Simulation result shows that the sifted key rate raised linearly with the increase of photon transmission rate without consideration of the influence of detector's dead time; with consideration of the influence of detector's dead time, the sifted key rate is no longer raising with the photon transmission rate infinitely and the curve of sifted key rate is distorted. When the transmission distance is 100 km, the correlation between the sifted key rate and detector dead time is approximate to 2.1/10, and the correlation between optimal transmission rate and detector dead time is approximate to 3.3105/.
  • [1] Dong C, Zhao S H, Dong Y, et al. Measurement device independent quantum key distribution for the rotation invariant photonic state[J]. Acta Physica Sinica, 2014, 3(17):62-66.
    [2] Lo H K, Curty M, Bin Q. Measurement device independent quantum key distribution[J]. Physical Review Letters, 2012, 108:130503.
    [3] Dong C, Zhao S H, Zhao W H, et al. Analysis of measurement device independent quantum key distribution under an asymmetric channel transmittance efficiency[J]. Quantum Information Processing, 2014, 14(11):2525-2534.
    [4] Tang Z Y, Liao Z F, Lo H K, et al. Experimental demonstration of polarization encoding measurement device independent quantum key distribution[J]. Physical Review Letters, 2014, 112:190503.
    [5] Wang J D, Qin X J, Liu S H, et al. An effective active phase compensation method for quantum key distribution system[J]. Acta Phys Sin, 2010, 59(1):281.
    [6] Ma X F, Qi B, Lo H K, et al. Practical decoy state for quantum key distribution[J]. Phys Rev A, 2005, 5:03005.
    [7] Dong C, Zhao S H, Shi L, et al. Analysis of measurement device independent quantum key distribution with an asymmetric channel transmittance efficiency[J]. Acta Phys Sin, 2014, 63:030302.
    [8] Dixon A R, Dynes J F, Yuan Z L, et al. Continuous operation of high bit rate quantum key distribution[J]. Applied Physics Letters, 2009, 94:231113.
    [9] Daniel J Rogers, Joshua C Bienfang, Anastase Nakassis. Detector dead time effects and paralyzability in high speed quantum key distribution[J]. New J Phys, 2007, 9:319.
    [10] Charles H. Bennett Gilles Brassard. Quantum cryptography:public key distribution and coin tossing[C]//Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing Bangalore, 1984:175-179.
    [11] Lo H K, Ma X F, Kai C. Decoy state quantum key distribution[J]. Physical Review Letters, 2005, 94:230504.
    [12] Mi J L, Wang F Q, Lin Q Q, et al. Practical non-orthogonal decoy state quantum key distribution with heralded single photon source[J]. Chinese Physics B, 2008:1674-1056.
    [13] Shi-Hai S, Ming G, Chun-Yan L, et al. Practical decoy state measurement device independent quantum key distribution[J]. Physical Review A, 2013, 87:052329.
    [14] Viacheslav B, Bing Q, Ben F, et al. Security of high speed quantum key distribution with finite detector dead time[J]. Quantum Physics, 2010, 1005:0272v1.
    [15] Wang Q, Wang X B. Efficient implementation of the decoy state measurement device independent quantum key distribution with heralded single photon source[J]. Phys Rev A, 2013, 88:052332.
  • [1] 曹扬, 苏扬, 蒋连军, 刘酩, 郭舒扬, 张文哲, 方余强, 高松, 陈尊耀, 陈治通, 于林, 唐世彪.  InGaAs/InP高速正弦门控单光子探测器后脉冲抑制方案 . 红外与激光工程, 2024, 53(4): 20230701-1-20230701-7. doi: 10.3788/IRLA20230701
    [2] 蒋连军, 方余强, 余超, 徐起, 王雪峰, 马睿, 杜先常, 刘酩, 韦塔, 黄传成, 赵于康, 梁君生, 尚祥, 申屠国樑, 于林, 唐世彪, 张军.  微型化自由运行InGaAs/InP单光子探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20230017-1-20230017-8. doi: 10.3788/IRLA20230017
    [3] 龙耀强, 单晓, 武文, 梁焰.  基于InGaAs/InP低噪声GHz单光子探测器研究（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220901-1-20220901-8. doi: 10.3788/IRLA20220901
    [4] 史衍丽, 李云雪, 白容, 刘辰, 叶海峰, 黄润宇, 侯泽鹏, 马旭, 赵伟林, 张家鑫, 王伟, 付全.  短波红外单光子探测器的发展（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220908-1-20220908-16. doi: 10.3788/IRLA20220908
    [5] 张笑宇, 王凤香, 郭颖, 王文娟, 罗永锋, 武文, 侯佳, 姜紫庆, 彭梓强, 黄庚华, 舒嵘.  基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220474-1-20220474-9. doi: 10.3788/IRLA20220474
    [6] 董亚魁, 刘俊良, 孙林山, 李永富, 范书振, 高亮, 刘兆军, 赵显.  基于InGaAs NFAD的集成型低噪声近红外单光子探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220907-1-20220907-8. doi: 10.3788/IRLA20220907
    [7] 李致廷, 刘长明, 王与烨, 常继英, 陈锴, 李吉宁, 钟凯, 徐德刚, 姚建铨.  基于单光子探测的目标光学散射特性研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210825-1-20210825-8. doi: 10.3788/IRLA20210825
    [8] 吴静远, 刘肇国, 张彤.  高增益红外单光子探测技术研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211016-1-20211016-10. doi: 10.3788/IRLA20211016
    [9] 刘巧莉, 刘畅, 王艺潼, 郝凌翔, 黄永清, 胡安琪, 郭霞.  硅单光子探测器研制及其在高精度星地时间比对中应用（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211004-1-20211004-7. doi: 10.3788/IRLA20211004
    [10] 刘煦, 李云铎, 叶联华, 黄张成, 黄松垒, 方家熊.  单光子探测InGaAs雪崩焦平面像素级高分辨率低误码时间数字转换电路 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210009-1-20210009-9. doi: 10.3788/IRLA20210009
    [11] 李天秀, 石磊, 李佳豪, 王俊辉.  飞行中继平台的MDI-QKD应用性能 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210124-1-20210124-9. doi: 10.3788/IRLA20210124
    [12] 王志远, 张子静, 赵远.  基于量子线路逻辑运算的单光子量子态测量方案 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205002-0205002. doi: 10.3788/IRLA202049.0205002
    [13] 舒嵘, 黄庚华, 孔伟.  空间激光测高技术发展及展望 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20201047-1-20201047-10. doi: 10.3788/IRLA20201047
    [14] 邬京耀, 苏秀琴, 镡京京, 刘童.  基于单光子阵列探测器的隐藏目标瞬时成像理论研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 105-111.
    [15] 尤立星.  超导纳米线单光子探测现状与展望 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1202001-1202001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1202001
    [16] 沈姗姗, 陈钱, 何伟基, 周萍, 顾国华.  单光子测距系统性能优化研究和实现 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 217001-0217001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0217001
    [17] 刘俊良, 李永富, 张春芳, 王祖强, 方家熊.  基于APD-PIN结电容平衡电路的门控单光子探测器 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3181-3185.
    [18] 左娅妮, 李政勇, 杨峥, 刘未华, 陈长权, 吴家盛.  基于硅雪崩光电二极管的双光子吸收实验 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3928-3931.
    [19] 金巨鹏, 刘丹, 王建新, 吴云, 曹菊英, 曹妩媚, 林春.  320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2012, 41(4): 833-837.
    [20] 刘宁, 陈钱, 顾国华, 隋修宝.  640×512制冷探测器积分时间与SNR分析 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 43-48.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-20
  • 修回日期:  2018-05-11
  • 刊出日期:  2018-06-25

有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配

doi: 10.3788/IRLA201847.S122001
  • 1. 空军通信士官学校,辽宁 大连 116600
    • 作者简介:

    姬一鸣(1991-),男,助教,硕士,主要从事光纤通信及量子通信方面的研究。Email:ymjr328@163.com

  • 收稿日期: 2018-03-20
  • 修回日期: 2018-05-11
  • 刊出日期: 2018-06-25
基金项目:

国家自然科学基金（61106068）

  • 中图分类号: TN913.7

摘要: 由于探测器死时间的影响，当信号发送速率超过探测器的最大计数率时，将导致光子到达时不能成功进行探测，造成较高的误码率，影响密钥的安全。文中以BB84协议为例，分析了有限探测死时间的高速测量设备无关-量子密钥分配方案的安全性，并对最优传输速率进行了仿真。仿真结果表明：不考虑探测器死时间时，密钥筛选速率随着光子发送速率的增加而线性增加；考虑探测器死时间影响时，密钥筛选速率不再随着光子传输速率的增加而无限增加，筛选密钥曲线发生弯曲。在传输距离为100 km时，密钥的筛选速率和探测器死时间的关系接近2.1/10，最优传输速率与探测器死时间的关系接近3.3105/。

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