中科大实现小数据包和长距离量子密钥分发

中科大量子密码研究小组完善循环差相移的安全证明（rrdps）量子密钥分配理论。在此基础上，以最低的rrdps包数和最长的距离是协议实现在世界上首次实现了。解决了脉冲数大、效率低的问题。

rrdps是一种新的量子密钥分配协议，日本和美国的科学家在2014提出的。该协议的发送者对光脉冲相位上的随机键进行编码，并为每一个L脉冲形成一个包。该协议能在不干扰信号干扰参数的情况下估计信息泄漏，突破了量子密钥分配协议的设计。在实际应用中，无监测信道干扰也带来了系统简化、误码率高的优点，引起了学术界的极大兴趣。但是，协议中还存在一些问题，如粗糙或未知信息泄漏或来路不明、脉冲号大、测量设备复杂等。

为了解决这些问题，作者首先改进了安全性证明的理论rrdps协议。通过构建者的总集体攻击模型充分考虑了对每个脉冲的编码状态窃听者的辅助状态的随机相位引起的消相干的影响，一个严密的窃听者的信息必然是。

该理论结合信道干扰参数进一步优化对窃听信息的估计。这种新的安全的证据清楚地表明了rrdps协议的安全机制，并对rrdps性能显著提高。这个安全提供依据这一新的理念同样适用于其他高维量子密钥分配协议。

仿真结果表明，基于新的安全性，密钥率和rrdps协议的安全距离有了明显的提高。每个数据包L的脉冲数与原始数据包的脉冲数相比大大减少。这是为了减少实施rrdps系统和提高其实用意义的困难。

为了验证这一理论，汉政府的团体也实现了最简单的rrdps演示实验与L = 3。在30 km光纤通道上实现了无监测信号干扰的密钥分配。如果结合信道干扰参数，此距离可达140公里。这些结果对丰富高维量子密钥分发安全分析的理论和方法，提高系统的实用性具有重要的参考价值。