具有連續變數的量子密鑰分配背後的動機是什麼？
量子密鑰分發協議是一種允許兩方共享公共密鑰以用於加密目的的技術，並根據定義定義為安全的。但是我仍然想知道使用 Continuous variable 進行量子密鑰分配的動機是什麼？
由於問題被標記為不清楚，我將首先澄清我對問題的理解，然後給出各種動機（學術，然後是實際）。這個答案原來很長
全面披露：我是一名學者，自從我的博士論文（2003 年答辯）以來一直從事連續變數量子密碼學的研究，所以我偏向於這個主題。
- 問題：為什麼在量子密鑰分配中使用連續變數？
我讀了你的問題如下：
我了解量子密鑰分發 (QKD) 的主要原則和目標（從量子通道和經過身份驗證的經典通道中提取資訊安全密鑰），但這一切似乎都通過 BB84 協議和其他單光子協議做得很好. 為什麼要做不同的事情，使用連續變數而不是單光子？
- 學術動機：用常用工具做不同的事情/用不同的工具做同樣的事情。 =================================
我將從歷史動機開始，因為我在2001 年的一次會議上舉行的非正式討論中認為這是一個年輕的博士生，可以重新表述為使用已知工具做不同的事情，這是學術界發生科學進步的常見方式：科學家試圖將他們熟悉的（理論或實驗）工具應用於新問題。2000 年左右，量子光學領域出現了新的有趣問題，即量子計算和量子密鑰分配。後者已經有一些基於單光子的實驗實現，而前者承諾更難實現（現在仍然如此）。在過去的十年裡，有趣的量子光學效應（糾纏、擠壓、量子非破壞測量、量子隱形傳態）已經在連續變數系統中展示出來，使用此類系統的小組的領導者知道，讓 QKD 適應沒有物理障礙它。然而，雖然關鍵位和單光子之間的映射是自然的，paywalled , arxiv ) 和 Mark Hillery ( paywalled , arxiv )。Nicolas J. Cerf（與他的學生 Marc Lévy 和 Gilles Van Assche paywalled / arxiv論文）利用資訊論，更具體地說，微分熵找到了這個問題的解決方案。
這導致了像我這樣的學者在近 20 年後仍然覺得 CV QKD 有趣的相關原因，這可以看作是與上面提到的一種對偶：它是使用不同的工具（CV 而不是離散變數）同樣的問題。這導致對量子密碼學的更深入理解，將基本的“量子”方面從描述單光子狀態的 2 維希爾伯特空間的技術細節中分離出來。例如，它幫助社區更好地理解 QKD 的資訊理論方面，但也導致對時間分辨零差檢測的更好的實驗理解。
這樣做的一個缺點是 CV QKD 協議別無選擇，只能使用真正有效的糾錯碼，即使在理想環境中也是如此，而單光子 QKD 協議並不真正需要它們。他們的理論分析也更複雜，因為他們生活在高維希爾伯特空間中。
- 實際動機：更快、更便宜、更強大的探測器
由於各種原因，預計性能會比離散變數 QKD 更好。
單光子密碼術基於單光子探測器，這些都是昂貴的設備（幾千美元/千歐元/千英鎊），而且速度慢（ $ < $ 兆赫）。除非您使用較新的超導探測器，它們速度快但價格更高，否則需要低溫冷卻。連續可變系統，允許在零差或外差設置中使用標準光電二極體，這更便宜（幾歐元/美元/英鎊）並且速度更快（ $ > $ GHz）：通常 CV 設置的頻寬受限於電子設備和處理，而不是探測器。
此外，過去十年表明，干涉檢測的過濾效應使 CV 協議對同一光纖中的經典流量更加強韌，這可以大大降低運營成本（無需為量子獨占光纖）渠道）。
此外，理論上，CV QKD 協議更接近給定有損通道的理想密鑰速率。對於低損耗通道，它們可以實現 > 1 位/脈衝的速率。