Ekert91 协议 [1] 提出之后,Bennett 等人利用纠缠态结合 BB84 协议 [3] 的思想,提出了一个不使用贝尔不等式的基于纠缠的 QKD 协议 -- BBM92 协议 [3],并证明了其与 BB84 协议的等价性。类似于 Ekert91 协议,BBM92 协议中也要求 Alice 和 Bob 共享一对纠缠光子对。不同于 Ekert91 协议中使用三组基矢进行测量,BBM92 协议中使用两组非正交基进行测量,相比而言提高了密钥产生效率。此外,不同于 Ekert91 协议中使用贝尔不等式检验 Eve 窃听的存在,BBM92 协议使用与 BB84 协议类似的数据后处理方法将原始密钥中的误码和可能泄露给 Eve 的信息去掉,从而得到一致的安全密钥串。BBM92 协议的安全性也不依赖于纠缠源,因为 Eve 对纠缠源的操作可以等价地看做是纠缠源分发过程中 Eve 在信道上带来的干扰,而这样一种扰动可以通过检测误码发现,通过隐私放大过程消除。此外,如果将纠缠源和 Alice 的探测器放在一起看成是 Alice 的光源,那么不同测量基矢下的不同测量结果制备了不同的 BB84 态,反过来任何 BB84 态都可以通过以上过程来制备。因而在外界看来上述光源与 BB84 协议中 Alice 的单光子源没有什么区别。而此后的基矢比对过程和数据后处理过程也与 BB84 协议一样。因此 BBM92 协议本质上等价于 BB84 协议,BBM92 可以看做是纠缠版本的 BB84 协议。

参考文献

作者注:本文节选自 Cao Wen-Fei 的博士论文《量子导引与量子密码研究》,已授权给 Qtumist (量子客) 刊登,仅供读者学习查看。