连续变量量子通信的研究与展望

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1、DOI:10．13382/j．jemi．2014．01．001连续变量量子通信的研究与展望*黄春晖王雪津(福州大学物理与信息工程学院福州350108)摘要:基于量子力学原理的量子通信具有绝对安全特性，能够满足信息时代的要求，因此，受到了学术界、信息产业界以及各国政府的广泛关注。连续变量量子通信是针对离散变量量子通信中所面临的探测困难、密钥率低、缺乏简单可靠的单光子源等瓶颈而提出的一种新的量子保密通信方案。在介绍连续变量量子通信的基本原理基础上，分别介绍近年来基于压缩态、相干态以及纠缠态的连续变量量子密钥分配(CVQKD)的研究现状，讨论了目前的几类QKD协议中存在的

2、问题以及面临的挑战。关键词:连续变量;量子通信;压缩态;纠缠态;相干态中图分类号:TN918文献标识码:A国家标准学科分类代码:510．50;140．3030ＲesearchandprospectoncontinuousvariablequantumcommunicationHuangChunhuiWangXuejin(CollegeofPhysicsandInformationEngineering，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract:Basedontheprincipleofquantummechanics，

3、quantumcommunicationhasabsolutesecuritycharacters，whichcouldsatisfythetrendofinformationtimes，thereforetheconcernisextensiveattractedbytheacademia，theinformationindustryandthegovernments．Continuousvariablequantumcommunication，asanewschemeofquan-tumsecretcommunication，aimsatthebottlenec

4、ksexistinginthediscretevariablequantumcommunication，suchasthedifficultyofdetection，lowsecretkeyrateandthelackofasimpleandreliablesinglephotonsource．Inthispa-per，theelementalprincipleofcontinuousvariablequantumcommunicationisintroducedfirstly．Thentheresearchprogressofcontinuousvariableq

5、uantumkeydistribution(CVQKD)basedonsqueezedstate，coherentstateanden-tanglementstateinrecentyearsareshown，respectively．Finally，theproblemsandchallengesofseveralkindsofQKDprotocolatpresentarediscussed．Keywords:continuousvariable;quantumcommunication;squeezedstate;entanglementstate;cohere

6、ntstate1引言量子通信技术是当今信息时代的研究热点之一。根据量子系统本征态分布特征，量子通信包括道容量大，在信道损耗为2dB的情况下，密钥传输率高达3MB，因此引起了人们的广泛关注，各种基于连续变量的量子密钥分发方案相继被提出［1］。1998年，Braunstein研究小组首次实现了任意相干［2］单光子量子通信和连续变量量子通信2类，其核心态的无条件连续变量量子离物传态，P．K．Lam是量子密钥分发。由于单光子量子密钥分发等人在Braunstein的工作基础上作了改进并获得［3-8］(QKD)存在信号微弱、密钥传送速率低等缺点，且了更高的保真度。Ｒ

7、alph于1999年率先从实验目前仍然没有高效的单光子探测器，而连续变量量的角度提出了连续变量量子密钥分发的概念并分［9］子密钥分发(CVQKD)的探测器效率接近于1，信析其安全性。2000年，Hillery从理论上提出了基于压缩态的CVQKD方案［10］，Cerf等人通过实验收稿日期:2013-11ＲeceivedDate:2013-11*基金项目:国家自然科学基金(61177072)资助项目验证并实现了基于压缩态的量子密钥分配方案［11-13］。2002年，Grosshans提出一种基于相干态的CVQKD方案［14］，由于相干态的制备比压缩态和纠缠态容