Decoy state semi-quantum key distribution

EPJ Quantum Technology

Research

Junbin Fang¹  Yafei Yu²  Zhiming Zhang²  Zhengjun Wei³  Qingcheng Hou³  Yutao Huang³  Jindong Wang³  Shuang Dong³  Shang Mi³ 

[1] Department of Optoelectronic Engineering, Jinan University, 510632, Guangzhou, China;Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, School of Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, 510006, Guangzhou, China;Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, School of Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, 510006, Guangzhou, China;

关键词: Semi-quantum key distribution;    Channel model;    Photon-number-splitting attack;    Decoy state;   

DOI  :  10.1140/epjqt/s40507-023-00175-0

 received in 2022-05-31, accepted in 2023-05-18,  发布年份 2023

来源: Springer

【 摘 要 】

Semi-quantum key distribution describes a system in which a fully quantum user and classical user perform key distribution. The main advantage of key distribution is its security. Owing to the bottlenecks of existing technology, highly attenuated lasers and threshold detectors are required for semi-quantum key distribution; however, these components make semi-quantum key distribution susceptible to eavesdroppers. Our previous study presented the first semi-quantum key distribution experiment and verified the feasibility of the mirror protocol in 2021. Herein, we first build a semi-quantum key distribution channel model and use Gottesman-Lo-Lütkenhaus-Preskill theory to evaluate its safety performance in the case of a quasi-single photon source. Moreover, we determine that an eavesdropper can steal all information through the photon-number-splitting attack without being detected. Therefore, we add decoy states to the semi-quantum key distribution to estimate the furthest transmission distance and secure bit rate under asymptotic conditions. Semi-quantum key distribution can still be achieved safely with highly attenuated lasers and threshold detectors in 150 km.

【 授权许可】

CC BY   
© The Author(s) 2023

【 图 表 】

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