傳統(tǒng)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議能夠?yàn)閮捎脩籼峁┌踩荑€，量子會(huì)議密鑰分發(fā)協(xié)議則在此基礎(chǔ)之上將更多用戶納入量子通信網(wǎng)絡(luò)，并能使參與通信的用戶安全地共享相同的密鑰。在未來的量子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想中，量子會(huì)議密鑰分發(fā)是重要的組成部分。近日，南京大學(xué)馬小松、祝世寧團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了基于四強(qiáng)度誘騙態(tài)方法的測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子會(huì)議密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。該工作推進(jìn)了對(duì)多用戶量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的研究，為未來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離，多用戶，可擴(kuò)展的實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。
量子會(huì)議密鑰分發(fā)協(xié)議需要在參與通信的用戶間建立多方量子關(guān)聯(lián)以保證安全性。相比直接制備并分發(fā)多光子糾纏態(tài)的協(xié)議，基于糾纏態(tài)投影測(cè)量和后選擇的測(cè)量設(shè)備無關(guān)協(xié)議能夠免疫所有針對(duì)探測(cè)端的攻擊，因而具有更高的安全性與實(shí)用性。該協(xié)議于2015年首次由陳增兵教授團(tuán)隊(duì)提出（Phys. Rev. Lett. 114, 090501），但由于諸多實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的難點(diǎn)，其一直未能在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)。
圖1：實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備無關(guān)量子會(huì)議密鑰分發(fā)協(xié)議，研究團(tuán)隊(duì)一方面在理論上將原始的三強(qiáng)度誘騙態(tài)協(xié)議改進(jìn)為了四強(qiáng)度誘騙態(tài)協(xié)議。在發(fā)送脈沖數(shù)有限且符合計(jì)數(shù)率較低的情況下，新的四強(qiáng)度誘騙態(tài)協(xié)議的安全密鑰率相較原協(xié)議有明顯提升，同時(shí)通信距離也有顯著增加。另一方面，研究團(tuán)隊(duì)在理論上研究并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了弱相干光脈沖GHZ態(tài)投影測(cè)量中的多光子干涉現(xiàn)象。研究團(tuán)隊(duì)搭建了三用戶通信網(wǎng)絡(luò)，并最終分別在系統(tǒng)整體損耗約為14.1dB，17.8dB和21.5dB的情況下獲得了約7.54bps，1.17bps和0.097bps的會(huì)議密鑰率。近期，南方科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了相關(guān)工作（Phys. Rev. Lett. 133, 210803），與本工作一起推進(jìn)實(shí)用化、多用戶量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。
圖2：會(huì)議密鑰成碼結(jié)果
相關(guān)研究工作近期以“Experimental measurement-device-independent quantum cryptographic conferencing” 為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Physical Review Letters上。南京大學(xué)物理學(xué)院博士研究生杜一峰為文章第一作者，劉昱鳳同學(xué)、楊承東同學(xué)、鄭曉冬同學(xué)對(duì)本文亦有重要貢獻(xiàn)。南京大學(xué)物理學(xué)院馬小松教授為該文章的通訊作者。南京大學(xué)祝世寧院士對(duì)該工作進(jìn)行深入指導(dǎo)。這項(xiàng)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金前沿技術(shù)計(jì)劃、中央高?；A(chǔ)研究基金和量子科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃等基金項(xiàng)目的資助。同時(shí)這項(xiàng)工作得到了南京大學(xué)物理學(xué)院、固體微結(jié)構(gòu)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、江蘇省物理研究中心、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息和量子物理協(xié)同創(chuàng)新中心和合肥國家實(shí)驗(yàn)室的支持。
課題組鏈接：https://qoqi.nju.edu.cn/
論文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.040802
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