直接引用別人課題申報書一、封面內(nèi)容

項目名稱：基于量子糾纏增強的量子密鑰分發(fā)的安全協(xié)議優(yōu)化研究

申請人姓名及聯(lián)系方式：張明，量子信息研究所，手機郵箱：zhangming@

所屬單位：中國科學技術大學量子信息科學中心

申報日期：2023年11月15日

項目類別：應用基礎研究

二．項目摘要

本項目旨在針對現(xiàn)有量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議在復雜信道環(huán)境下的安全性及效率瓶頸問題，提出基于量子糾纏增強的新型安全協(xié)議優(yōu)化方案。當前QKD協(xié)議在長距離傳輸和實際應用中，易受環(huán)境噪聲、竊聽攻擊及信道損耗等制約，導致密鑰生成速率降低和安全性下降。為解決上述挑戰(zhàn)，本項目將利用量子糾纏的時空特性，設計一種混合式量子密鑰分發(fā)方案，通過引入多模態(tài)糾纏態(tài)制備技術與動態(tài)密鑰協(xié)商機制，實現(xiàn)量子信息的有效增強與實時抗干擾。具體研究內(nèi)容包括：1）構建基于高維量子糾纏的QKD模型，分析糾纏增強對密鑰分發(fā)表現(xiàn)的影響；2）開發(fā)新型量子態(tài)調(diào)控技術，優(yōu)化糾纏分發(fā)的保真度與傳輸距離；3）設計自適應密鑰協(xié)商協(xié)議，結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信協(xié)同工作，提升協(xié)議魯棒性。預期成果包括提出一套完整的量子糾纏增強QKD協(xié)議體系，完成理論驗證與仿真測試，并形成可落地的技術路線。本項目的研究將顯著提升QKD系統(tǒng)的安全性、傳輸距離和密鑰生成效率，為量子通信的實際應用提供關鍵技術支撐，具有重要的理論意義和應用價值。

三.項目背景與研究意義

1.研究領域現(xiàn)狀、存在的問題及研究的必要性

量子密鑰分發(fā)（QuantumKeyDistribution,QKD）作為利用量子力學原理保障通信安全的新型技術，旨在實現(xiàn)原理上的無條件安全密鑰交換。自1984年BB84協(xié)議提出以來，QKD技術經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展，已在實驗室環(huán)境、城域網(wǎng)絡及部分國家級保密通信中得到了驗證和應用。隨著量子信息技術的快速進步和網(wǎng)絡安全需求的日益增長，QKD已成為信息安全領域的研究熱點和前沿方向。

當前，QKD技術的研究與應用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，信道損耗是限制QKD傳輸距離的主要瓶頸。光纖傳輸中的損耗會削弱量子信號的強度，導致探測概率下降，進而影響密鑰生成速率和穩(wěn)定性。據(jù)研究，基于BB84協(xié)議的標準QKD系統(tǒng)，其傳輸距離通常受限于光子在單模光纖中的傳輸損耗，一般不超過100公里，遠不能滿足跨地域、全球范圍的securecommunication需求。盡管存在一些延長傳輸距離的技術方案，如量子中繼器，但其技術復雜度、成本高昂以及潛在的漏洞問題，使得量子中繼器在實際應用中仍面臨諸多障礙。

其次，環(huán)境噪聲與竊聽攻擊對QKD系統(tǒng)的安全性構成嚴重威脅。實際通信環(huán)境中的電磁干擾、溫度波動、光子散射等噪聲會不可避免地影響量子態(tài)的保真度，為竊聽者提供可利用的攻擊窗口。此外，側(cè)信道攻擊、量子存儲攻擊等新型攻擊手段不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)有QKD協(xié)議的安全邊界受到持續(xù)挑戰(zhàn)。例如，通過量子存儲技術，攻擊者可以在探測后延遲測量，從而繞過傳統(tǒng)QKD協(xié)議基于測量塌縮原理的安全性證明。這些問題的存在，不僅降低了QKD系統(tǒng)的實際安全性，也制約了其大規(guī)模部署和應用。

再者，QKD系統(tǒng)的密鑰生成速率與效率問題亟待解決。傳統(tǒng)QKD協(xié)議在保證安全性的同時，往往需要犧牲密鑰生成速率以滿足安全性要求。例如，BB84協(xié)議在低信噪比條件下，密鑰生成速率可能低至每秒幾個比特，難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。此外，QKD系統(tǒng)的設備成本較高，尤其是單光子探測器等核心器件價格昂貴，進一步限制了其商業(yè)化和普及應用。

最后，現(xiàn)有QKD協(xié)議大多基于單量子比特操作，缺乏對高維量子態(tài)的充分利用。量子糾纏作為量子力學的重要特性，在高維量子空間中展現(xiàn)出更強的資源優(yōu)勢。利用高維量子糾纏，可以在相同資源條件下提升QKD系統(tǒng)的安全性、傳輸距離和密鑰生成效率。然而，目前基于高維量子糾纏的QKD協(xié)議研究尚處于初級階段，其理論體系、實驗實現(xiàn)及技術瓶頸仍需深入探索。

面對上述問題，開展基于量子糾纏增強的QKD協(xié)議優(yōu)化研究具有緊迫性和必要性。通過引入量子糾纏資源，可以有效提升QKD系統(tǒng)的抗干擾能力、安全性及傳輸距離，同時提高密鑰生成效率。這不僅能夠解決現(xiàn)有QKD技術面臨的瓶頸問題，還能夠推動量子通信技術的理論創(chuàng)新和工程應用，為構建更加安全的全球通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐。

2.項目研究的社會、經(jīng)濟或?qū)W術價值

本項目的開展具有重要的社會、經(jīng)濟及學術價值，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

社會價值方面，QKD技術作為保障信息安全的關鍵手段，其發(fā)展與完善對于維護國家安全、保護社會公共利益具有重要意義。隨著網(wǎng)絡攻擊手段的不斷升級和數(shù)據(jù)泄露事件的頻發(fā)，社會對信息安全的需求日益迫切。QKD技術能夠提供原理上的無條件安全通信保障，有效抵御各類竊聽和干擾攻擊，對于保護政府機密、金融數(shù)據(jù)、軍事信息等敏感信息具有重要意義。通過本項目的研究，可以提升QKD系統(tǒng)的安全性、可靠性和實用性，為構建更加安全的通信網(wǎng)絡提供技術支撐，從而增強國家信息安全能力，促進社會和諧穩(wěn)定。

經(jīng)濟價值方面，QKD技術的研發(fā)與應用具有巨大的市場潛力。隨著量子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，QKD技術有望在金融、電信、政務、軍事等領域得到廣泛應用，形成龐大的市場規(guī)模。本項目的研究成果將推動QKD技術的工程化進程，降低系統(tǒng)成本，提高市場競爭力，促進相關產(chǎn)業(yè)鏈的形成與發(fā)展。例如，通過優(yōu)化量子糾纏增強技術，可以降低QKD系統(tǒng)的傳輸損耗，延長傳輸距離，從而減少中繼器的需求，降低系統(tǒng)建設成本。此外，本項目的研究成果還可以帶動相關設備制造、軟件開發(fā)、網(wǎng)絡安全服務等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造新的就業(yè)機會，推動經(jīng)濟增長。

學術價值方面，本項目的研究將推動量子信息理論的創(chuàng)新與發(fā)展。QKD技術作為量子信息學科的重要研究方向，其發(fā)展與完善需要深厚的理論基礎和技術創(chuàng)新。本項目通過引入量子糾纏資源，探索高維量子態(tài)在QKD中的應用，將豐富量子通信的理論體系，推動量子信息學科的理論進步。此外，本項目的研究還將促進多學科交叉融合，推動物理學、信息科學、計算機科學等學科的協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)一批具有國際視野和創(chuàng)新能力的科研人才，提升我國在量子信息領域的學術影響力。

具體而言，本項目的學術價值體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，本項目將深化對量子糾纏資源的理解和利用。量子糾纏作為量子力學的重要特性，其在量子通信中的應用潛力尚未得到充分挖掘。本項目通過研究基于量子糾纏的QKD協(xié)議，將揭示量子糾纏在提升QKD系統(tǒng)性能中的作用機制，推動量子糾纏資源的理論研究和應用探索。

其次，本項目將推動高維量子態(tài)在量子通信中的應用。高維量子態(tài)相比單量子比特態(tài)具有更高的信息承載能力，能夠顯著提升QKD系統(tǒng)的安全性、傳輸距離和密鑰生成效率。本項目通過研究高維量子糾纏態(tài)的制備、操控和應用，將為量子通信技術的發(fā)展提供新的思路和方向。

再次，本項目將促進量子通信與經(jīng)典通信的協(xié)同發(fā)展。在實際應用中，QKD系統(tǒng)往往需要與經(jīng)典通信系統(tǒng)協(xié)同工作，實現(xiàn)安全密鑰分發(fā)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一。本項目通過設計自適應密鑰協(xié)商協(xié)議，將探索量子通信與經(jīng)典通信的協(xié)同工作機制，推動量子通信技術的實際應用。

最后，本項目將形成一套完整的量子糾纏增強QKD協(xié)議體系，為量子通信技術的工程化應用提供理論指導和技術支持。通過理論驗證、仿真測試和實驗驗證，本項目將構建一套具有實際應用價值的QKD協(xié)議，推動量子通信技術的產(chǎn)業(yè)化進程。

四.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.國外研究現(xiàn)狀

國外在量子密鑰分發(fā)（QKD）領域的研究起步較早，理論體系相對完善，實驗實現(xiàn)也較為深入，形成了多個主流研究方向和技術路線。自1984年BB84協(xié)議提出以來，國外研究機構和企業(yè)投入了大量資源進行QKD技術的研發(fā)，并在以下幾個方面取得了顯著進展。

首先，在QKD協(xié)議優(yōu)化方面，國外研究者提出了多種改進BB84協(xié)議的方法，以提高密鑰生成速率、延長傳輸距離和增強系統(tǒng)安全性。例如，E91協(xié)議利用連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)（CV-QKD）技術，通過測量光場的二次量子化強度分布來實現(xiàn)密鑰交換，具有更高的抗干擾能力和隱蔽性。此外，一些研究者還提出了基于測量設備無關（MDI）或測量設備無關且無參考量子態(tài)（MDI-RAW）的QKD協(xié)議，旨在降低對測量設備的要求，提高系統(tǒng)的實用性和安全性。這些協(xié)議的提出，豐富了QKD的理論體系，為解決實際應用中的挑戰(zhàn)提供了新的思路。

其次，在QKD實驗實現(xiàn)方面，國外研究機構和企業(yè)在光纖QKD系統(tǒng)、自由空間QKD系統(tǒng)以及衛(wèi)星QKD系統(tǒng)等方面取得了重要進展。例如，歐洲的研究者成功實現(xiàn)了基于光纖的QKD系統(tǒng)，并在城域網(wǎng)絡中進行了部署測試，驗證了其在實際環(huán)境中的可行性和可靠性。美國國防高級研究計劃局（DARPA）資助了多個QKD項目，推動了自由空間QKD技術的發(fā)展，并在軍事通信領域進行了應用。此外，加拿大、德國等國的研究者也積極參與了衛(wèi)星QKD的研究，成功實現(xiàn)了星地QKD鏈路，為跨地域安全通信提供了新的技術途徑。

再者，在QKD系統(tǒng)性能提升方面，國外研究者通過優(yōu)化量子態(tài)制備、傳輸和測量技術，顯著提升了QKD系統(tǒng)的性能。例如，通過使用高純度的單光子源和低噪聲的單光子探測器，提高了量子信號的傳輸效率和探測精度。此外，一些研究者還開發(fā)了基于量子存儲器的QKD系統(tǒng)，通過存儲和延遲量子態(tài)，實現(xiàn)了對竊聽攻擊的實時檢測和防御。這些技術的進步，顯著提升了QKD系統(tǒng)的實用性和可靠性。

最后，在QKD標準化和產(chǎn)業(yè)化方面，國際電信聯(lián)盟（ITU）和歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）等積極推動了QKD技術的標準化工作，制定了一系列QKD相關的標準和規(guī)范。此外，一些國外企業(yè)，如Rohde&Schwarz、IdQuantique等，已經(jīng)推出了商業(yè)化QKD產(chǎn)品，并在金融、電信等領域進行了應用。這些進展，為QKD技術的產(chǎn)業(yè)化應用奠定了基礎。

2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)在QKD領域的研究也取得了長足進步，形成了一批具有國際影響力的研究團隊和技術成果。國內(nèi)研究者圍繞QKD協(xié)議優(yōu)化、實驗實現(xiàn)、性能提升以及產(chǎn)業(yè)化應用等方面開展了深入研究，并在以下幾個方面取得了顯著進展。

首先，在QKD協(xié)議創(chuàng)新方面，國內(nèi)研究者提出了多種改進QKD協(xié)議的方法，特別是在利用量子糾纏資源增強QKD系統(tǒng)性能方面取得了重要突破。例如，中國科學技術大學的潘建偉院士團隊提出了基于量子存儲器的糾纏增強QKD協(xié)議，通過存儲和操縱糾纏態(tài)，顯著提高了QKD系統(tǒng)的安全性。此外，一些研究者還提出了基于多模態(tài)糾纏的QKD協(xié)議，利用高維量子態(tài)的資源優(yōu)勢，提升了QKD系統(tǒng)的抗干擾能力和密鑰生成效率。這些協(xié)議的提出，推動了QKD理論的創(chuàng)新與發(fā)展。

其次，在QKD實驗實現(xiàn)方面，國內(nèi)研究機構和企業(yè)成功構建了多種類型的QKD系統(tǒng)，并在光纖、自由空間以及衛(wèi)星QKD等方面取得了重要進展。例如，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院（量子信息所）成功實現(xiàn)了世界首條百公里光纖QKD示范網(wǎng)絡，并在城域網(wǎng)絡中進行了部署測試。此外，中國科學技術大學、北京大學等高校的研究者也積極參與了自由空間QKD和衛(wèi)星QKD的研究，成功實現(xiàn)了星地QKD鏈路，并開展了跨地域的安全通信實驗。這些實驗成果，為QKD技術的實際應用提供了有力支撐。

再者，在QKD性能提升方面，國內(nèi)研究者通過優(yōu)化量子態(tài)制備、傳輸和測量技術，顯著提升了QKD系統(tǒng)的性能。例如，通過使用高性能的單光子源和單光子探測器，提高了量子信號的傳輸效率和探測精度。此外，一些研究者還開發(fā)了基于量子存儲器的QKD系統(tǒng)，通過存儲和延遲量子態(tài)，實現(xiàn)了對竊聽攻擊的實時檢測和防御。這些技術的進步，顯著提升了QKD系統(tǒng)的實用性和可靠性。

最后，在QKD產(chǎn)業(yè)化應用方面，國內(nèi)企業(yè)如華為、中興等積極推動了QKD技術的產(chǎn)業(yè)化進程，推出了商業(yè)化QKD產(chǎn)品，并在金融、電信等領域進行了應用。此外，一些地方政府和企業(yè)也積極參與了QKD示范網(wǎng)絡的建設，推動了QKD技術的實際應用。

3.研究空白與挑戰(zhàn)

盡管國內(nèi)外在QKD領域取得了顯著進展，但仍存在一些研究空白和挑戰(zhàn)，需要進一步深入研究。

首先，在量子糾纏增強QKD協(xié)議的理論研究方面，目前的研究大多基于理想信道環(huán)境，而在實際應用中，信道噪聲、損耗以及竊聽攻擊等因素會嚴重影響量子糾纏的保真度和傳輸效率。因此，需要進一步研究在實際信道環(huán)境下如何有效利用量子糾纏資源，設計更加魯棒的糾纏增強QKD協(xié)議。

其次，在量子糾纏態(tài)制備與操控技術方面，目前的高維量子糾纏態(tài)制備技術還比較復雜，成本較高，難以滿足實際應用的需求。因此，需要開發(fā)更加高效、低成本的高維量子糾纏態(tài)制備技術，并提高量子糾纏態(tài)的操控精度和穩(wěn)定性。

再者，在QKD系統(tǒng)的集成與小型化方面，目前QKD系統(tǒng)的設備體積較大，難以滿足便攜式、移動式應用的需求。因此，需要進一步研究QKD系統(tǒng)的集成與小型化技術，開發(fā)更加便攜、高效的QKD設備，推動QKD技術的廣泛應用。

最后，在QKD標準化和產(chǎn)業(yè)化方面，目前QKD技術的標準化工作還處于起步階段，缺乏統(tǒng)一的QKD標準和規(guī)范。此外，QKD產(chǎn)品的成本較高，市場應用還比較有限。因此，需要進一步推動QKD技術的標準化工作，降低QKD產(chǎn)品的成本，促進QKD技術的產(chǎn)業(yè)化應用。

總體而言，QKD技術的發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，需要國內(nèi)外研究機構、企業(yè)和政府共同努力，推動QKD技術的理論創(chuàng)新、實驗突破和產(chǎn)業(yè)化應用，為構建更加安全的全球通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐。

五.研究目標與內(nèi)容

1.研究目標

本項目旨在針對現(xiàn)有量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議在復雜信道環(huán)境下的安全性及效率瓶頸問題，提出基于量子糾纏增強的新型安全協(xié)議優(yōu)化方案。具體研究目標包括：

第一，構建基于高維量子糾纏的量子密鑰分發(fā)模型，理論分析量子糾纏增強對QKD協(xié)議安全性和密鑰生成速率的影響，明確糾纏資源在提升協(xié)議性能中的作用機制。

第二，開發(fā)新型量子態(tài)調(diào)控技術，實現(xiàn)高維糾纏態(tài)的制備、存儲和傳輸優(yōu)化，提升量子信息的有效利用率和傳輸保真度，為糾纏增強QKD協(xié)議提供關鍵技術支撐。

第三，設計混合式量子密鑰分發(fā)協(xié)議，結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信協(xié)同工作，實現(xiàn)動態(tài)密鑰協(xié)商和自適應抗干擾，提升協(xié)議在實際復雜環(huán)境下的魯棒性和安全性。

第四，完成理論驗證與仿真測試，評估新型糾纏增強QKD協(xié)議的性能，包括密鑰生成速率、傳輸距離、抗干擾能力和安全性等，驗證其優(yōu)越性。

第五，形成可落地的技術路線，為新型糾纏增強QKD協(xié)議的工程化應用提供理論指導和技術支持，推動量子通信技術的實際應用與發(fā)展。

通過實現(xiàn)上述目標，本項目將顯著提升QKD系統(tǒng)的安全性、傳輸距離和密鑰生成效率，為構建更加安全的全球通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐，推動量子信息學科的進步。

2.研究內(nèi)容

本項目的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：

首先，研究高維量子糾纏增強QKD協(xié)議的理論模型。具體研究問題包括：1）如何利用高維量子糾纏態(tài)提升QKD協(xié)議的安全性？2）如何設計基于高維量子糾纏的QKD協(xié)議，以實現(xiàn)更高的密鑰生成速率和更長的傳輸距離？3）如何理論分析高維量子糾纏增強QKD協(xié)議的性能，包括密鑰生成速率、傳輸距離、抗干擾能力和安全性等？

假設：通過利用高維量子糾纏態(tài)，可以顯著提升QKD協(xié)議的安全性、傳輸距離和密鑰生成速率。高維量子糾纏態(tài)相比單量子比特態(tài)具有更高的信息承載能力，能夠有效抵抗竊聽攻擊和信道噪聲，同時提高量子信息的傳輸效率和利用rate。

其次，開發(fā)新型量子態(tài)調(diào)控技術，實現(xiàn)高維糾纏態(tài)的制備、存儲和傳輸優(yōu)化。具體研究問題包括：1）如何高效制備高維糾纏態(tài)，以滿足QKD協(xié)議的需求？2）如何存儲和延遲高維糾纏態(tài)，以實現(xiàn)動態(tài)密鑰協(xié)商和抗干擾？3）如何優(yōu)化高維糾纏態(tài)的傳輸過程，以降低信道損耗和噪聲的影響？

假設：通過開發(fā)新型量子態(tài)調(diào)控技術，可以顯著提升高維糾纏態(tài)的制備效率、存儲穩(wěn)定性和傳輸保真度。新型量子態(tài)調(diào)控技術包括量子存儲器、量子調(diào)制器、量子干涉儀等，能夠有效提升量子信息的利用率和傳輸效率。

再次，設計混合式量子密鑰分發(fā)協(xié)議，結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信協(xié)同工作。具體研究問題包括：1）如何設計自適應密鑰協(xié)商協(xié)議，以實現(xiàn)動態(tài)密鑰交換和抗干擾？2）如何結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信，實現(xiàn)安全密鑰分發(fā)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一？3）如何優(yōu)化協(xié)議的參數(shù)設置，以提升協(xié)議的性能和實用性？

假設：通過設計混合式量子密鑰分發(fā)協(xié)議，可以顯著提升QKD系統(tǒng)的魯棒性和安全性?；旌鲜絽f(xié)議能夠結(jié)合量子通信和經(jīng)典通信的優(yōu)勢，實現(xiàn)安全密鑰分發(fā)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一，同時提升協(xié)議的抗干擾能力和安全性。

最后，完成理論驗證與仿真測試，評估新型糾纏增強QKD協(xié)議的性能。具體研究問題包括：1）如何理論分析新型糾纏增強QKD協(xié)議的性能，包括密鑰生成速率、傳輸距離、抗干擾能力和安全性等？2）如何通過仿真測試驗證協(xié)議的性能，并優(yōu)化協(xié)議的參數(shù)設置？3）如何通過實驗驗證協(xié)議的實用性，并推動協(xié)議的工程化應用？

假設：通過理論分析和仿真測試，可以驗證新型糾纏增強QKD協(xié)議的性能優(yōu)越性。實驗驗證將進一步確認協(xié)議的實用性和可靠性，為協(xié)議的工程化應用提供技術支持。

總體而言，本項目的研究內(nèi)容涵蓋了高維量子糾纏增強QKD協(xié)議的理論模型、量子態(tài)調(diào)控技術、混合式協(xié)議設計以及理論驗證與仿真測試等方面，旨在解決現(xiàn)有QKD技術面臨的瓶頸問題，推動量子通信技術的理論創(chuàng)新和工程應用。

六.研究方法與技術路線

1.研究方法、實驗設計、數(shù)據(jù)收集與分析方法

本項目將采用理論分析、數(shù)值仿真和實驗驗證相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)研究基于量子糾纏增強的量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議優(yōu)化方案。具體研究方法、實驗設計及數(shù)據(jù)收集與分析方法如下：

研究方法：

首先，采用量子信息論方法，建立高維量子糾纏增強QKD的理論模型。運用密度矩陣、量子態(tài)空間分析等工具，研究量子糾纏態(tài)對QKD協(xié)議安全性、密鑰生成速率和抗干擾能力的影響機制。通過理論推導和分析，明確不同糾纏態(tài)參數(shù)對協(xié)議性能的影響規(guī)律，為協(xié)議設計和參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

其次，采用數(shù)值仿真方法，對設計的QKD協(xié)議進行性能評估。利用量子計算模擬軟件（如Qiskit、Cirq等）和通用仿真工具（如MATLAB、Python等），模擬量子態(tài)的制備、傳輸、測量過程，以及信道噪聲、竊聽攻擊等因素的影響。通過仿真實驗，評估協(xié)議在不同參數(shù)設置下的性能表現(xiàn)，包括密鑰生成速率、傳輸距離、誤碼率、安全性等，并優(yōu)化協(xié)議的參數(shù)設置。

最后，采用實驗驗證方法，構建小型化、集成化的QKD實驗系統(tǒng)，對設計的協(xié)議進行實際測試。實驗系統(tǒng)包括量子態(tài)制備模塊、量子傳輸模塊、量子測量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊等。通過實驗測量，獲取協(xié)議的實際性能數(shù)據(jù)，并與理論分析和仿真結(jié)果進行對比，驗證協(xié)議的實用性和可靠性。

實驗設計：

實驗設計主要包括以下幾個部分：

第一，高維糾纏態(tài)制備實驗。設計并實現(xiàn)基于非線性光學過程（如自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換）或量子存儲器的高維糾纏態(tài)制備方案。通過優(yōu)化實驗參數(shù)，如泵浦光功率、晶體類型、探測器效率等，制備高純度、高密度的多模態(tài)糾纏態(tài)，并驗證糾纏態(tài)的物理特性。

第二，量子傳輸實驗。設計并實現(xiàn)量子信息的傳輸實驗，包括光纖傳輸和自由空間傳輸兩種方式。通過測量傳輸過程中的量子態(tài)衰減和噪聲干擾，評估信道對量子信息的影響，并測試不同信道條件下協(xié)議的性能表現(xiàn)。

第三，量子測量實驗。設計并實現(xiàn)基于單光子探測器和高效率成像系統(tǒng)的量子測量方案。通過測量不同量子態(tài)的測量結(jié)果，分析協(xié)議的安全性，并評估竊聽攻擊對協(xié)議性能的影響。

數(shù)據(jù)收集與分析方法：

數(shù)據(jù)收集主要包括以下幾個方面：

首先，收集理論分析結(jié)果，包括量子糾纏態(tài)的物理特性、QKD協(xié)議的性能預測等。通過理論推導和計算，獲得不同參數(shù)設置下的理論性能數(shù)據(jù)，為實驗設計和參數(shù)優(yōu)化提供參考。

其次，收集數(shù)值仿真結(jié)果，包括量子態(tài)的傳輸過程、信道噪聲的影響、協(xié)議性能評估等。通過仿真實驗，獲得不同參數(shù)設置下的仿真性能數(shù)據(jù)，并與理論分析結(jié)果進行對比，驗證理論模型的準確性。

最后，收集實驗測量結(jié)果，包括量子態(tài)的制備效率、傳輸保真度、測量精度、協(xié)議性能等。通過實驗測量，獲取協(xié)議的實際性能數(shù)據(jù)，并與理論分析和仿真結(jié)果進行對比，驗證協(xié)議的實用性和可靠性。

數(shù)據(jù)分析方法主要包括以下幾個方面：

首先，采用統(tǒng)計分析方法，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理。通過計算平均值、標準差、置信區(qū)間等統(tǒng)計量，評估實驗結(jié)果的可靠性和重復性。

其次，采用回歸分析方法，建立協(xié)議性能參數(shù)與實驗參數(shù)之間的關系模型。通過擬合實驗數(shù)據(jù)，獲得協(xié)議性能參數(shù)的優(yōu)化規(guī)律，為協(xié)議設計和參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。

最后，采用機器學習方法，對實驗數(shù)據(jù)進行分析和挖掘。通過訓練機器學習模型，識別實驗數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律和模式，為協(xié)議優(yōu)化和故障診斷提供支持。

技術路線

本項目的技術路線主要包括以下幾個關鍵步驟：

第一步，文獻調(diào)研與理論分析。系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外QKD技術的研究現(xiàn)狀，特別是基于量子糾纏增強的QKD協(xié)議研究進展。分析現(xiàn)有QKD技術的優(yōu)缺點，明確研究目標和內(nèi)容。建立高維量子糾纏增強QKD的理論模型，理論分析量子糾纏態(tài)對協(xié)議性能的影響機制。

第二步，高維糾纏態(tài)制備技術研究。設計并實現(xiàn)基于非線性光學過程或量子存儲器的高維糾纏態(tài)制備方案。優(yōu)化實驗參數(shù)，制備高純度、高密度的多模態(tài)糾纏態(tài)，并驗證糾纏態(tài)的物理特性。

第三步，量子傳輸與測量技術研究。設計并實現(xiàn)量子信息的傳輸實驗，包括光纖傳輸和自由空間傳輸兩種方式。設計并實現(xiàn)基于單光子探測器和高效率成像系統(tǒng)的量子測量方案。測試不同信道條件下協(xié)議的性能表現(xiàn)，并評估竊聽攻擊對協(xié)議性能的影響。

第四步，混合式QKD協(xié)議設計與仿真。設計混合式QKD協(xié)議，結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信協(xié)同工作，實現(xiàn)動態(tài)密鑰協(xié)商和自適應抗干擾。利用數(shù)值仿真方法，對設計的協(xié)議進行性能評估，并優(yōu)化協(xié)議的參數(shù)設置。

第五步，QKD實驗系統(tǒng)構建與測試。構建小型化、集成化的QKD實驗系統(tǒng)，對設計的協(xié)議進行實際測試。收集實驗數(shù)據(jù)，并與理論分析和仿真結(jié)果進行對比，驗證協(xié)議的實用性和可靠性。

第六步，成果總結(jié)與推廣應用?？偨Y(jié)項目研究成果，撰寫學術論文和專利，并推動成果的推廣應用。為QKD技術的理論創(chuàng)新和工程應用提供技術支持，推動量子通信技術的發(fā)展。

通過上述技術路線，本項目將系統(tǒng)研究基于量子糾纏增強的QKD協(xié)議優(yōu)化方案，為構建更加安全的全球通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐，推動量子信息學科的進步。

七．創(chuàng)新點

本項目針對現(xiàn)有量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議在安全性、傳輸距離和密鑰生成效率方面的瓶頸問題，提出基于量子糾纏增強的優(yōu)化方案，在理論、方法和應用層面均具有顯著的創(chuàng)新性。

首先，在理論層面，本項目創(chuàng)新性地將高維量子糾纏引入QKD協(xié)議設計，構建了全新的量子密鑰分發(fā)理論框架。傳統(tǒng)QKD協(xié)議大多基于單量子比特操作和二維量子態(tài)空間（如BB84協(xié)議），其安全性和效率受到限制。本項目提出利用高維量子態(tài)（如四維、八維等）所蘊含的豐富量子信息，設計基于高維糾纏的QKD協(xié)議。高維量子態(tài)能夠攜帶更多信息，理論上可以在相同物理資源下實現(xiàn)更高的密鑰生成速率和更強的安全性。本項目將系統(tǒng)研究高維糾纏態(tài)在QKD中的應用機制，分析其如何抵抗竊聽攻擊、增強密鑰協(xié)商的魯棒性以及提升傳輸距離。這種基于高維量子糾纏的理論探索，突破了傳統(tǒng)QKD協(xié)議的理論限制，為QKD技術的發(fā)展提供了新的理論視角和可能性。此外，本項目還將研究在實際信道環(huán)境（如存在噪聲和損耗）下高維糾纏態(tài)的保持和利用問題，發(fā)展適應實際應用的糾纏增強理論，進一步豐富了QKD的理論體系。

其次，在方法層面，本項目創(chuàng)新性地提出混合式量子密鑰分發(fā)協(xié)議，將量子糾纏增強技術與經(jīng)典通信技術相結(jié)合，實現(xiàn)自適應的密鑰協(xié)商和安全通信?，F(xiàn)有QKD協(xié)議通常需要專門的量子信道進行密鑰傳輸，而本項目提出的混合式協(xié)議旨在實現(xiàn)量子密鑰與經(jīng)典數(shù)據(jù)的協(xié)同傳輸和處理。具體而言，利用量子糾纏實現(xiàn)密鑰的安全分發(fā)，同時利用經(jīng)典信道傳輸大量數(shù)據(jù)，并根據(jù)信道質(zhì)量、安全需求等因素動態(tài)調(diào)整量子密鑰分發(fā)的頻率和方式。這種混合式方法不僅能夠利用量子糾纏的優(yōu)勢提升安全性，還能夠結(jié)合經(jīng)典通信的高效性，提高系統(tǒng)的實用性和靈活性。此外，本項目還將開發(fā)基于量子存儲器的動態(tài)密鑰協(xié)商機制，利用量子存儲器暫存糾纏態(tài)或密鑰信息，實現(xiàn)實時、靈活的密鑰更新和抗干擾，這是對現(xiàn)有QKD協(xié)議在方法上的重要創(chuàng)新。通過量子存儲器的引入，可以構建更加智能和自適應的QKD系統(tǒng)，有效應對復雜多變的信道環(huán)境和安全威脅。

再次，在應用層面，本項目創(chuàng)新性地針對實際應用中的挑戰(zhàn)，提出了一系列面向工程化部署的技術解決方案。例如，本項目將研究如何降低高維糾纏態(tài)制備和測量的復雜度和成本，探索基于現(xiàn)有非線性光學器件和量子存儲器的小型化、集成化方案，為高維糾纏增強QKD的工程化應用奠定基礎。此外，本項目還將研究如何優(yōu)化量子信道的傳輸距離和穩(wěn)定性，探索基于量子中繼器或量子存儲器的長距離傳輸方案，解決QKD系統(tǒng)目前傳輸距離有限的限制。在安全性方面，本項目提出的混合式協(xié)議能夠有效抵抗各種竊聽攻擊，包括側(cè)信道攻擊、量子存儲攻擊等，為構建更加安全的通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐。這些面向?qū)嶋H應用的創(chuàng)新性研究，將推動QKD技術從實驗室走向?qū)嶋H應用，具有重要的社會經(jīng)濟價值和應用前景。

最后，本項目的創(chuàng)新性還體現(xiàn)在對量子糾纏資源的深度挖掘和利用上。本項目不僅關注高維糾纏態(tài)的制備和傳輸，還將研究如何更有效地利用糾纏的時空特性，例如，探索利用時間-bin糾纏或頻率-bin糾纏進行QKD，以及研究如何在多用戶場景下安全地分配和利用糾纏資源。這些對量子糾纏資源的深入探索，將推動量子通信理論的進一步發(fā)展，并為未來更復雜的量子信息處理任務（如量子隱形傳態(tài)、量子計算等）提供基礎。

綜上所述，本項目在理論、方法、應用以及對量子糾纏資源的利用等方面均具有顯著的創(chuàng)新性，有望為解決現(xiàn)有QKD技術面臨的挑戰(zhàn)提供全新的解決方案，推動量子通信技術的理論進步和工程應用，具有重要的學術價值和應用前景。

八．預期成果

本項目旨在通過深入研究基于量子糾纏增強的量子密鑰分發(fā)（QKD）協(xié)議優(yōu)化方案，預期在理論創(chuàng)新、技術突破和實踐應用等方面取得一系列重要成果。

首先，在理論貢獻方面，本項目預期取得以下成果：

第一，建立一套完整的基于高維量子糾纏的QKD理論框架。通過理論分析和推導，闡明高維糾纏態(tài)在提升QKD協(xié)議安全性、密鑰生成速率和抗干擾能力方面的作用機制，為設計新型QKD協(xié)議提供理論基礎。預期發(fā)表高水平學術論文，在國際頂級期刊上發(fā)表研究成果，推動量子通信理論的發(fā)展。

第二，揭示量子糾纏在復雜信道環(huán)境下的傳輸和利用規(guī)律。通過理論建模和數(shù)值仿真，分析信道噪聲、損耗等因素對高維糾纏態(tài)的影響，并提出相應的補償和增強機制。預期獲得一系列關于量子糾纏資源利用的理論成果，為構建在實際環(huán)境中可靠運行的QKD系統(tǒng)提供理論指導。

第三，提出混合式QKD協(xié)議的安全性與效率理論分析方法。開發(fā)適用于混合式協(xié)議的性能評估模型，能夠定量分析協(xié)議在不同參數(shù)設置下的安全性、密鑰生成速率和抗干擾能力。預期形成一套完整的混合式QKD協(xié)議理論分析體系，為協(xié)議設計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。

其次，在技術突破方面，本項目預期取得以下成果：

第一，開發(fā)新型高維糾纏態(tài)制備與操控技術?；诜蔷€性光學過程或量子存儲器，實現(xiàn)高純度、高密度的多模態(tài)糾纏態(tài)的制備，并開發(fā)相應的調(diào)控技術，如量子態(tài)調(diào)控器、量子干涉儀等，以提高量子信息的利用率和傳輸效率。預期開發(fā)出一系列具有自主知識產(chǎn)權的高維糾纏態(tài)制備與操控技術，為QKD系統(tǒng)的工程化應用提供關鍵技術支撐。

第二，研制基于量子糾纏增強的小型化、集成化QKD實驗系統(tǒng)。將高維糾纏態(tài)制備、傳輸、測量等模塊集成到一個小型化、高效率的實驗系統(tǒng)中，實現(xiàn)QKD協(xié)議的實際測試和驗證。預期研制出一系列小型化、集成化的QKD實驗系統(tǒng)，為QKD技術的工程化應用提供實驗平臺。

第三，開發(fā)混合式QKD協(xié)議的軟件與算法。設計并實現(xiàn)混合式QKD協(xié)議的軟件系統(tǒng)，包括密鑰協(xié)商算法、數(shù)據(jù)加密算法等，并開發(fā)相應的優(yōu)化算法，以提高協(xié)議的性能和實用性。預期開發(fā)出一系列具有自主知識產(chǎn)權的混合式QKD協(xié)議軟件與算法，為QKD技術的工程化應用提供軟件支持。

最后，在實踐應用價值方面，本項目預期取得以下成果：

第一，顯著提升QKD系統(tǒng)的安全性、傳輸距離和密鑰生成效率。通過本項目的研究，預期設計的QKD協(xié)議能夠有效抵抗各種竊聽攻擊，顯著提升系統(tǒng)的安全性；同時，通過優(yōu)化量子信道的傳輸距離和穩(wěn)定性，預期能夠顯著提升QKD系統(tǒng)的傳輸距離；此外，通過優(yōu)化協(xié)議參數(shù)和提高量子信息的利用效率，預期能夠顯著提升QKD系統(tǒng)的密鑰生成速率。

第二，推動QKD技術的工程化應用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本項目的研究成果將推動QKD技術從實驗室走向?qū)嶋H應用，為構建更加安全的通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐。預期本項目的研究成果能夠應用于金融、電信、政務、軍事等領域，保障重要信息的安全傳輸，具有重要的社會經(jīng)濟價值和應用前景。

第三，培養(yǎng)一批具有國際視野和創(chuàng)新能力的科研人才。本項目將吸引一批優(yōu)秀的科研人員參與研究，培養(yǎng)他們在量子信息領域的理論研究和實驗技能，為我國量子信息學科的發(fā)展提供人才支撐。預期本項目能夠培養(yǎng)出一批具有國際競爭力的量子信息科研人才，推動我國量子信息學科的國際領先地位。

綜上所述，本項目預期在理論創(chuàng)新、技術突破和實踐應用等方面取得一系列重要成果，為構建更加安全的全球通信網(wǎng)絡提供關鍵技術支撐，推動量子信息學科的進步，具有重要的學術價值和應用前景。

九.項目實施計劃

1.項目時間規(guī)劃

本項目計劃總執(zhí)行周期為三年，分為六個主要階段，每個階段包含具體的任務分配和進度安排。

第一階段：項目啟動與理論調(diào)研（第1-6個月）

任務分配：

1.1組建項目團隊，明確各成員職責分工。

1.2開展國內(nèi)外QKD技術及量子糾纏研究的文獻調(diào)研，梳理現(xiàn)有技術瓶頸和研究空白。

1.3完成高維量子糾纏增強QKD的理論模型初步構建，包括基本原理和數(shù)學表達。

1.4制定詳細的項目研究計劃和實施方案。

進度安排：

1.1-1.2：前2個月完成團隊組建和文獻調(diào)研，形成調(diào)研報告。

1.3-3：后4個月完成理論模型構建和研究計劃制定，并通過內(nèi)部評審。

第二階段：高維糾纏態(tài)制備技術研究（第7-18個月）

任務分配：

2.1設計并搭建高維糾纏態(tài)制備實驗平臺，包括光源、調(diào)制器、探測器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2.2進行高維糾纏態(tài)的制備實驗，優(yōu)化實驗參數(shù)，制備高純度、高密度的多模態(tài)糾纏態(tài)。

2.3對制備的糾纏態(tài)進行表征和分析，驗證其物理特性。

進度安排：

2.1-8：前2個月完成實驗平臺搭建。

2.2-10：后6個月進行高維糾纏態(tài)制備實驗，并優(yōu)化實驗參數(shù)。

2.3-18：最后4個月對制備的糾纏態(tài)進行表征和分析，形成實驗報告。

第三階段：量子傳輸與測量技術研究（第19-30個月）

任務分配：

3.1設計并搭建量子傳輸實驗平臺，包括光纖傳輸和自由空間傳輸通道。

3.2進行量子信息的傳輸實驗，測量傳輸過程中的量子態(tài)衰減和噪聲干擾。

3.3設計并搭建量子測量實驗平臺，包括單光子探測器和成像系統(tǒng)。

3.4進行量子測量實驗，分析不同量子態(tài)的測量結(jié)果，評估協(xié)議的安全性。

進度安排：

3.1-10：前2個月完成量子傳輸平臺搭建。

3.2-10：后4個月進行量子傳輸實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)。

3.3-10：同時進行量子測量平臺搭建。

3.4-10：后4個月進行量子測量實驗，并分析實驗數(shù)據(jù)。

第四階段：混合式QKD協(xié)議設計與仿真（第31-42個月）

任務分配：

4.1設計混合式QKD協(xié)議，結(jié)合經(jīng)典通信與量子通信協(xié)同工作。

4.2利用數(shù)值仿真方法，對設計的協(xié)議進行性能評估，包括密鑰生成速率、傳輸距離、抗干擾能力和安全性等。

4.3優(yōu)化協(xié)議的參數(shù)設置，提升協(xié)議的性能和實用性。

進度安排：

4.1-12：前3個月完成混合式QKD協(xié)議設計。

4.2-18：后6個月進行數(shù)值仿真實驗，并記錄仿真數(shù)據(jù)。

4.3-12：最后3個月優(yōu)化協(xié)議參數(shù)，并形成仿真報告。

第五階段：QKD實驗系統(tǒng)構建與測試（第43-54個月）

任務分配：

5.1構建小型化、集成化的QKD實驗系統(tǒng)，包括量子態(tài)制備、傳輸、測量和數(shù)據(jù)處理模塊。

5.2對設計的協(xié)議進行實際測試，收集實驗數(shù)據(jù)。

5.3對實驗數(shù)據(jù)進行分析，并與理論分析和仿真結(jié)果進行對比。

進度安排：

5.1-18：前6個月完成QKD實驗系統(tǒng)構建。

5.2-12：后4個月進行實驗測試，并記錄實驗數(shù)據(jù)。

5.3-6：最后2個月分析實驗數(shù)據(jù)，并形成實驗報告。

第六階段：成果總結(jié)與推廣應用（第55-36個月）

任務分配：

6.1總結(jié)項目研究成果，撰寫學術論文和專利。

6.2推動成果的推廣應用，為QKD技術的工程化應用提供技術支持。

6.3培養(yǎng)一批具有國際視野和創(chuàng)新能力的科研人才。

進度安排：

6.1-6：前2個月完成研究成果總結(jié)，并撰寫學術論文和專利。

6.2-6：后2個月推動成果的推廣應用。

6.3-6：最后2個月進行人才培養(yǎng)和項目總結(jié)。

2.風險管理策略

本項目在實施過程中可能面臨以下風險：

第一，技術風險。高維糾纏態(tài)制備、傳輸和測量技術難度較大，可能存在技術瓶頸。應對策略包括：加強技術攻關，與相關領域?qū)＜液献?，尋求技術突破；同時，準備多種技術方案，以備不時之需。

第二，進度風險。項目實施過程中可能遇到各種意外情況，導致項目進度延誤。應對策略包括：制定詳細的項目進度計劃，并定期進行進度檢查；同時，建立風險預警機制，及時發(fā)現(xiàn)和處理風險。

第三，資金風險。項目實施過程中可能存在資金不足的情況。應對策略包括：積極爭取科研經(jīng)費，同時合理安排資金使用，確保項目順利進行。

第四，人才風險。項目實施過程中可能面臨人才不足或人才流失的情況。應對策略包括：加強人才隊伍建設，吸引和培養(yǎng)優(yōu)秀科研人才；同時，建立激勵機制，穩(wěn)定人才隊伍。

通過上述風險管理策略，本項目將有效應對各種風險，確保項目順利進行，并取得預期成果。

十.項目團隊

1.項目團隊成員的專業(yè)背景與研究經(jīng)驗

本項目團隊由來自中國科學技術大學、中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院（量子信息所）以及國內(nèi)知名高校的資深研究人員和青年骨干組成，團隊成員在量子信息、量子通信、量子光學、量子物理以及網(wǎng)絡安全等領域具有深厚的專業(yè)背景和豐富的研究經(jīng)驗，能夠覆蓋本項目所需的理論研究、實驗實現(xiàn)、系統(tǒng)構建和成果推廣等各個方面，確保項目研究的順利進行和預期目標的達成。

項目負責人張明教授，中國科學技術大學量子信息科學中心教授、博士生導師，長期從事量子信息與量子通信領域的科學研究，在量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)以及量子計算等方面取得了系統(tǒng)性成果。張教授作為量子信息所的學術帶頭人之一，主持了多項國家級重大科研項目，在量子通信理論、實驗和應用方面具有深厚的造詣，發(fā)表了高水平學術論文100余篇，其中在Nature、Science等國際頂級期刊發(fā)表論文20余篇，擁有多項發(fā)明專利。張教授的研究成果為量子通信技術的發(fā)展奠定了堅實的理論基礎，并推動了量子通信技術的實際應用。

項目核心成員李紅研究員，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院（量子信息所）研究員、博士生導師，主要研究方向為量子光學與量子信息處理，在高維量子態(tài)制備、量子存儲以及量子通信協(xié)議設計等方面具有豐富的研究經(jīng)驗。李研究員曾主持多項國家自然科學基金項目，在量子糾纏態(tài)制備、量子信息處理以及量子通信協(xié)議優(yōu)化等方面取得了重要突破，發(fā)表了高水平學術論文80余篇，其中在PhysicalReviewLetters、NaturePhotonics等國際知名期刊發(fā)表論文30余篇，擁有多項發(fā)明專利。李研究員的研究成果為高維量子糾纏增強QKD技術提供了關鍵技術支撐。

項目核心成員王強博士，中國科學技術大學量子信息科學中心副研究員、博士生導師，主要研究方向為量子計算與量子通信，在量子算法設計、量子糾錯以及量子通信系統(tǒng)構建等方面具有豐富的研究經(jīng)驗。王博士曾參與多項國家級科研項目，在量子計算算法設計、量子糾錯以及量子通信系統(tǒng)構建等方面取得了重要成果，發(fā)表了高水平學術論文60余篇，其中在NatureCommunications、PhysicalReviewA等國際知名期刊發(fā)表論文20余篇，擁有多項發(fā)明專利。王博士的研究成果為混合式QKD協(xié)議設計提供了重要的技術支持。

項目核心成員趙敏博士，北京大學物理學院教授、博士生導師，主要研究方向為量子物理與量子信息，在量子測量、量子態(tài)調(diào)控以及量子通信基礎理論等方面具有豐富的研究經(jīng)驗。趙博士曾主持多項國家自然科學基金項目，在量子測量、量子態(tài)調(diào)控以及量子通信基礎理論等方面取得了重要突破，發(fā)表了高水平學術論文50余篇，其中在PhysicalReviewX、NaturePhysics等國際知名期刊發(fā)表論文15余篇，擁有多項發(fā)明專利。趙博士的研究成果為量子糾纏增強QKD的理論研究提供了重要的理論基礎。

項目青年骨干劉偉，中國科學技術大學量子信息科學中心助理研究員，主要研究方向為量子通信系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)構建、量子通信網(wǎng)絡以及量子信息安全等方面具有豐富的研究經(jīng)驗。劉偉參與了多項國家級科研項目，在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)構建、量子通信網(wǎng)絡以及量子信息安全等方面取得了重要成果，發(fā)表了高水平學術論文30余篇，其中在OpticsExpress、QuantumInformation&Computation等國際知名期刊發(fā)表論文10余篇，擁有多項發(fā)明專利。劉偉的研究成果為QKD實驗系統(tǒng)的構建提供了重要的技術支持。

項目青年骨干陳靜，中國科學院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院（量子信息所）助理研究員，主要研究方向為量子光學與量子信息處理，在高維量子態(tài)制備、量子存儲以及量子通信協(xié)議設計等方面具有豐富的研究經(jīng)驗。陳靜參與了多項國家自然科學基金項目，在量子糾纏態(tài)制備、量子信息處理以及量子通信協(xié)議優(yōu)化等方面取得了重要成果，發(fā)表了高水平學術論文20余篇，其中在OpticsLetters、NewJournalofPhysics等國際知名期刊發(fā)表論文8余篇，擁有多項發(fā)明專利。陳靜的研究成果為高維糾纏態(tài)制備技術研究提供了重要的技術支持。

2.團隊成員的角色分配與合作模式

本項目團隊實行負責