Continuous-variable quantum key distribution (CV QKD) with discrete modulation has attracted increasing attention due to its experimental simplicity, lower-cost implementation and compatibility with classical optical communication. Correspondingly, some novel numerical methods have been proposed to analyze the security of these protocols against collective attacks, which promotes key rates over one hundred kilometers of fiber distance. However, numerical methods are limited by their calculation time and resource consumption, for which they cannot play more roles on mobile platforms in quantum networks. To improve this issue, a neural network model predicting key rates in nearly real time has been proposed previously. Here, we go further and show a neural network model combined with Bayesian optimization. This model automatically designs the best architecture of neural network computing key rates in real time. We demonstrate our model with two variants of CV QKD protocols with quaternary modulation. The results show high reliability with secure probability as high as $99.15\%-99.59\%$, considerable tightness and high efficiency with speedup of approximately $10^7$ in both cases. This inspiring model enables the real-time computation of unstructured quantum key distribution protocols' key rate more automatically and efficiently, which has met the growing needs of implementing QKD protocols on moving platforms.


翻译:具有离散调制的连续可变量键分布(CV QKD)由于实验性简单、成本较低和与古典光学通信兼容性而引起越来越多的关注。相应地,提出了一些新的数字方法,以分析这些协议在集体攻击中的安全性,这种集体攻击能够促进超过100公里纤维距离的关键率。然而,数字方法由于计算时间和资源消耗而受到限制,因此无法在量子网络移动平台上发挥更大的作用。为了改进这一问题,先前提出了一个神经网络模型,预测近实时的关键率。在这里,我们更进一步展示一个神经网络模型,并结合贝耶斯优化。这个模型自动设计了神经网络网络在实时计算关键率的最佳结构。我们用两种模式展示了我们的CV QKD协议的模型,配有四重调制调制。结果显示,安全概率很高,高达99.15-99.59美元,相当紧凑,效率很高,在两种情况下都提出了大约10-7美元的神经网络模型。这个令人振奋的模型使得实时计算出一个神经网络模型能够实时计算出非结构网络的最佳结构网络结构网络在实时计算出在实时计算关键分配协议上计算,在自动地满足了不结构式关键分配率。

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