RRDPS是日本和美國(guó)科學(xué)家2014年提出的新型量子密鑰分發(fā)協(xié)議。由于該協(xié)議無(wú)需監(jiān)測(cè)信號(hào)擾動(dòng)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)竊聽(tīng)者信息量的估計(jì)。在實(shí)際應(yīng)用中，其免信道擾動(dòng)監(jiān)測(cè)帶來(lái)了系統(tǒng)簡(jiǎn)化、誤碼率容忍高的優(yōu)勢(shì)，因此引起了學(xué)術(shù)界濃厚興趣。然而該協(xié)議仍舊存在安全性證明的計(jì)算較為粗糙，還不能定量描述竊聽(tīng)者攻擊行為、系統(tǒng)誤碼率和信息泄露的內(nèi)在關(guān)系；實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量的裝置較復(fù)雜，從而限制了該協(xié)議的實(shí)用化。

為此，科研人員首先在理論上完善了RRDPS協(xié)議的安全性證明。通過(guò)構(gòu)造竊聽(tīng)者的一般collective攻擊模型，并充分考慮編碼態(tài)各個(gè)脈沖上隨機(jī)相位對(duì)竊聽(tīng)者輔助態(tài)造成的退相干效果，給出了竊聽(tīng)者對(duì)密鑰信息的緊湊界。這一新穎的安全性證明在物理上理清了RRDPS協(xié)議的安全性機(jī)制，顯著地提升了RRDPS的性能，并為其他高維QKD協(xié)議的安全性證明給出了新的思路。仿真計(jì)算表明，RRDPS協(xié)議的密鑰率和安全距離等關(guān)鍵指標(biāo)都有了顯著的提高，且其所需的脈沖分組數(shù)L相對(duì)于原始協(xié)議大大減少。實(shí)驗(yàn)在30km光纖信道上實(shí)現(xiàn)了免誤碼檢測(cè)的密鑰分發(fā)；如果結(jié)合信道擾動(dòng)參數(shù)，安全距離則可以達(dá)到140km。

該成果對(duì)于豐富高維量子密鑰分發(fā)的安全性分析理論和方法，提升系統(tǒng)的實(shí)用性有著重要價(jià)值。