1加拿大国家研究委员会,100 Sussex Drive, Ottawa, Ontario K1A 0R6, Canada
2滑铁卢大学量子计算研究所及物理与天文学系,N2L3G1 滑铁卢,安大略省,加拿大
3量子技术联系中心,渥太华大学,渥太华,K1N 6N5,ON,加拿大
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抽象
在量子密钥分发(QKD)中,协议经过定制以采用所需的实验属性,包括高密钥速率、高噪声水平下的操作以及实际的安全考虑。循环差分相移协议(RRDPS)属于差分相移协议家族,其引入是为了消除安全分析的限制,例如监控信号干扰的要求,提高其实现的实用性。虽然 RRDPS 协议要求对高维量子态的单光子进行编码,但每个筛选的光子最多只分配一位密钥。然而,另一系列协议,即高维 (HD) QKD,扩大了编码字母表,允许单个光子各自携带多于一位的密钥。高维 BB84 协议体现了这种编码方案的潜在优势,例如更大的密钥速率和更高的噪声容限。在这里,我们设计了一种方法将 RRDPS QKD 扩展到任意大的编码字母表并探讨安全后果。我们通过概念验证实验展示了我们的新框架,并表明它可以通过优化协议参数来适应各种实验条件。我们的方法通过利用 HD 和 DPS QKD 信息编码的独特方法,提供了弥合看似不兼容的量子通信方案之间差距的见解。
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