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相關(guān)研究成果于8月3日在線發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》上。

信息安全是當(dāng)今時(shí)代的重要課題。量子密鑰分發(fā)技術(shù)基于量子物理原理，可以實(shí)現(xiàn)理論上無條件安全的密鑰分發(fā)。然而，這種理論上的安全性需要兩個(gè)重要的假設(shè)，即用戶擁有符合理論模型描述的理想設(shè)備，以及竊聽者無法侵入系統(tǒng)的檢測(cè)端和源端。與測(cè)量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)可以免疫檢測(cè)端所有潛在的攻擊，是新一代量子密鑰分發(fā)技術(shù)的典型協(xié)議。然而，它仍然在源端保留了許多安全假設(shè)。例如，量子態(tài)調(diào)制中的錯(cuò)誤和噪聲將違反這些安全假設(shè)，這不僅會(huì)顯著降低量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的性能，而且還會(huì)為潛在的竊聽者創(chuàng)造機(jī)會(huì)。一個(gè)可以利用的機(jī)會(huì)。在復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境中，用戶必須花費(fèi)大量資源對(duì)源端進(jìn)行監(jiān)控和校準(zhǔn)，這不僅降低了協(xié)議執(zhí)行的效率，還可能帶來潛在的安全問題。

為了推動(dòng)新一代量子密鑰分發(fā)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，韓正富團(tuán)隊(duì)通過將源端常見的非理想特性融入到測(cè)量設(shè)備無關(guān)的協(xié)議——錯(cuò)誤中，提出了一種兼具高穩(wěn)定性和高安全性的測(cè)量設(shè)備無關(guān)協(xié)議——錯(cuò)誤。安全證明框架。獨(dú)立于測(cè)量設(shè)備的協(xié)議的容差。該協(xié)議在消除了檢測(cè)端的所有安全假設(shè)的同時(shí)，也消除了源端的“單光子狀態(tài)不可區(qū)分性假設(shè)”和“純狀態(tài)假設(shè)”。通過免除這兩個(gè)假設(shè)，獨(dú)立于測(cè)量設(shè)備的協(xié)議對(duì)量子態(tài)調(diào)制中的信號(hào)失真和噪聲具有極強(qiáng)的容忍度。經(jīng)過嚴(yán)格的安全分析，團(tuán)隊(duì)證明這些源設(shè)備的非理想特性不會(huì)破壞測(cè)量設(shè)備無關(guān)協(xié)議的安全性，也不會(huì)降低系統(tǒng)的安全密鑰生成率，因此容錯(cuò)協(xié)議結(jié)合了高安全性高、穩(wěn)定性高。

韓正富團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步搭建了獨(dú)立于測(cè)量設(shè)備的系統(tǒng)，對(duì)提出的容錯(cuò)協(xié)議進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該團(tuán)隊(duì)首先通過自行設(shè)計(jì)的Sagnac-AMZI編碼器和四強(qiáng)度誘餌狀態(tài)調(diào)制裝置實(shí)現(xiàn)了原始測(cè)量設(shè)備無關(guān)的協(xié)議，并利用該系統(tǒng)觀察了當(dāng)測(cè)量的調(diào)制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)原始協(xié)議性能的變化。不同的錯(cuò)誤。然后，該團(tuán)隊(duì)使用同一系統(tǒng)執(zhí)行與測(cè)量設(shè)備無關(guān)的容錯(cuò)量子密鑰分發(fā)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了幾乎恒定速率的安全密鑰分發(fā)，而無需對(duì)基選擇信號(hào)進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)。

通過前后性能對(duì)比，展示了容錯(cuò)測(cè)量設(shè)備無關(guān)協(xié)議的高穩(wěn)定性特性及其在實(shí)際應(yīng)用中的重要價(jià)值。由于實(shí)際的量子密鑰系統(tǒng)往往需要在復(fù)雜且快速變化的環(huán)境中工作，因此很難實(shí)現(xiàn)對(duì)源的精確實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。韓正富團(tuán)隊(duì)的這一成果極大地推進(jìn)了測(cè)量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。也為量子密鑰分發(fā)技術(shù)真正走向無條件安全奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。