近日，中国科学技术大学潘建伟院士团队、济南量子技术研究院王向斌、张强等研究人员，以及中科院上海微系统所尤立星团队，首次实现了侧信道无关量子密钥分发的实验验证，相关成果发表在《物理评论快报》上。

　　图片来自《物理评论快报》

　　前述成果可以抵御任何针对现实量子密钥分发实验系统探测端和源端出射光子的侧信道攻击，有助于进一步提升QKD现实安全性。

　　QKD基于量子力学基本原理，理论上可以为远程用户提供无条件安全的密钥交换。然而，实验实现和理论之间存在很大差距。在实际QKD系统中，由于现实器件并不完美，窃听者可以利用编码维度以外的侧信道，如光子频谱、发射时间、传播方向、空间角动量等来窃取密钥，这给现实QKD系统留下了潜在安全性漏洞。2012年，测量设备无关量子密钥分发协议的提出将QKD系统探测端的安全性漏洞完全关闭，但从源端出射的光子仍然可能遭受侧信道攻击，从而降低现实系统的安全性。

　　2019年，济南量子技术研究院王向斌教授在其提出的“发送”或“不发送”双场量子密钥分发协议基础上，通过将无侧信道安全性漏洞的理想光源映射到现实的不完美光源上，提出了一种侧信道无关的QKD协议，该协议不仅可以抵御任何针对QKD系统源端出射光子的侧信道攻击，还继承了MDI-QKD协议免疫任何针对探测端攻击的特点，具有高安全性等级。

　　侧信道安全QKD协议的示意图，图片来自论文

　　基于前述理论协议，团队利用时频传输等关键技术精确控制两台独立激光器的频率，采用简单易行的“发送”或“不发送”方式编码光脉冲，并利用相位参考光来估计和补偿光纤的相对相位快速漂移，最终在50公里光纤中实现了侧信道无关的量子密钥分发。

　　研究成果表明，利用现有商用产品和成熟技术，可以在现实QKD系统中实现同时免疫任何针对源端出射光子和探测端的侧信道攻击。此外，团队分析了在提高实验系统性能条件下，该方案可以进行超过170公里的侧信道无关量子密钥分发。

　　实验系统示意图，图片来自论文

　　《物理评论快报》审稿人评价前述工作“在解决QKD领域中一个长期存在的问题，即实现安全性问题方面有很大的帮助。”此次研究获得科技部、国家自然科学基金委、山东省重点研发计划项目、山东省泰山学者建设工程、济南市和济南高新区资助。