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而对光源最具威胁而难以克服的攻击是“光子数分离攻击”[6]。严格执行BB84协议需要理想的单光子源。然而,适用于量子密钥分发的理想单光子源至今仍不存在,实际应用中是用弱相干态光源来替代。虽然弱相干光源大多数情况下发射的是单光子,但仍然存在一定的概率,每次会发射两个甚至多个相同量子态的光子。这时窃听者原理上就可以拿走其中一个光子来获取密钥信息而不被察觉。光子数分离攻击的威胁性在于,不同于木马攻击,这种攻击方法无需窃听者攻入实验室内部,原则上可以在实验室外部通道链路的任何地方实施。若不采用新的理论方法,用户将不得不监控整个通道链路以防止攻击,这将使量子密钥分发失去其“保障通信链路安全”这一最大的优势。事实上,在这个问题被解决之前,国际上许多知名量子通信实验小组甚至不开展量子密钥分发实验。2002年,韩国学者黄元瑛在理论上提出了以诱骗脉冲克服光子数分离攻击的方法[8];2004年,多伦多大学的罗开广、马雄峰等对实用诱骗态协议开展了有益的研究,但未解决实用条件下成码率紧致的下界[9];2004年,华人学者王向斌在《物理评论快报》上提出了可以有效工作于实际系统的诱骗态量子密钥分发协议,解决了现实条件下光子数分离攻击的问题[10];在同期的《物理评论快报》上,罗开广、马雄峰、陈凯等分析了诱骗态方法并给出严格的安全性证明[11]。在这些学者的共同努力下,光子数分离攻击问题在原理上得以解决,即使利用非理想单光子源,同样可以获得与理想单光子源相当的安全性。2006年,中国科技大学潘建伟等组成的联合团队以及美国Los-Alamos国家实验室-NIST联合实验组同时利用诱骗态方案,在实验上将光纤量子通信的安全距离首次突破100 km,解决了光源不完美带来的安全隐患[12-14]。后来,中国科技大学等单位的科研团队甚至把距离拓展到200 km以上。

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[10].X.-B. Wang, Beating the photon-number-splitting attack in practical quantum cryptography, Physical Review Letters 94, 230503 (2005).

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