The security of quantum key distribution (QKD) is severely threatened by discrepancies between realistic devices and theoretical assumptions. Recently, a significant framework called the reference technique was proposed to provide security against arbitrary source flaws, including pulse correlations. Here, we propose an efficient four-phase twin-field QKD using laser pulses adopting the reference technique for security against potential source imperfections. We present a characterization of source flaws and connect them to experiments, together with a finite-key analysis against coherent attacks. In addition, we demonstrate the feasibility of our protocol through a proof-of-principle experimental implementation and achieve a secure key rate of 258 bps with a 20 dB channel loss. Compared with previous QKD protocols with imperfect devices, our study considerably improves both the secure key rate and the transmission distance, and shows application potential in the practical deployment of secure QKD with device imperfections.


翻译:量子钥匙分布的安全受到现实装置和理论假设之间差异的严重威胁。最近,提出了一个称为参考技术的重要框架,以提供防止任意来源缺陷的安全,包括脉冲相关关系。在这里,我们建议采用激光脉冲的四阶段双向QKD,采用参照技术,防止潜在来源缺陷的安全。我们提出了源缺陷的特点,并将它们与实验联系起来,同时对连贯攻击进行了限定关键分析。此外,我们通过验证原则的实验性实施,展示了我们的协议的可行性,并实现了258 bps的安全关键率,即20 dB频道损失。与以前带有不完善装置的QKD协议相比,我们的研究大大改进了安全钥匙率和传输距离,并展示了在实际部署带有装置缺陷的安全QD时的应用潜力。

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