Reference-Frame-Independent Quantum Key Distribution Using Fewer States
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使用更少状态的独立于参考系的量子密钥分发
DOI：
10.1103/physrevapplied.12.034039
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发表时间：
2018-11
影响因子：
4.6
通讯作者：
Sun Shihai
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu Hongwei;Wang Jipeng;Ma Haiqiang;Sun Shihai
参考帧无关的量子密钥分发（RFI QKD）协议可以降低实际系统中对参考帧对齐的要求。然而，与Bennett-Bennett（BB84）QKD协议相比，RFI QKD的主要缺点是Alice需要在三个相互无偏的基（X，Y和Z）中准备六个编码状态，Bob也需要测量具有这三个基的量子状态。在这里，我们证明了RFI QKD协议可以在Alice发送较少状态的情况下安全。特别是，我们发现，传输三个状态（Z基的两个本征态和X基的一个本征态）是足以获得可比的密钥速率和覆盖距离，即使在考虑有限密钥大小的统计波动的相干攻击的安全性。最后，通过一个基于时间元编码的原理验证实验，验证了该方案的可行性，以及其简化实验装置的优点。
Reference-frame-independent quantum key distribution (RFI QKD) protocol can reduce the requirement on the alignment of reference frames in practical systems. However, comparing with the Bennett-Brassard (BB84) QKD protocol, the main drawback of RFI QKD is that Alice needs to prepare six encoding states in the three mutually unbiased bases (X, Y, and Z), and Bob also needs to measures the quantum state with such three bases. Here, we show that the RFI QKD protocol can be secured in the case where Alice sends fewer states. In particular, we find that transmitting three states (two eigenstates of the Z basis and one of the eigenstates in the X basis) is sufficient to obtain the comparable secret key rates and the covered distances, even when the security against coherent attacks with statistical fluctuations of finite-key size is considered. Finally, a proof-of-principle experiment based on time-bin encoding is demonstrated to show the feasibility of our scheme, and its merit to simplify the experimental setup.
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