RRDPS是日本和美國科學家2014年提出的新型量子密鑰分發(fā)協(xié)議。由于該協(xié)議無需監(jiān)測信號擾動參數(shù)，即可實現(xiàn)對竊聽者信息量的估計。在實際應用中，其免信道擾動監(jiān)測帶來了系統(tǒng)簡化、誤碼率容忍高的優(yōu)勢，因此引起了學術界濃厚興趣。然而該協(xié)議仍舊存在安全性證明的計算較為粗糙，還不能定量描述竊聽者攻擊行為、系統(tǒng)誤碼率和信息泄露的內(nèi)在關系；實驗上實現(xiàn)有效測量的裝置較復雜，從而限制了該協(xié)議的實用化。

為此，科研人員首先在理論上完善了RRDPS協(xié)議的安全性證明。通過構(gòu)造竊聽者的一般collective攻擊模型，并充分考慮編碼態(tài)各個脈沖上隨機相位對竊聽者輔助態(tài)造成的退相干效果，給出了竊聽者對密鑰信息的緊湊界。這一新穎的安全性證明在物理上理清了RRDPS協(xié)議的安全性機制，顯著地提升了RRDPS的性能，并為其他高維QKD協(xié)議的安全性證明給出了新的思路。仿真計算表明，RRDPS協(xié)議的密鑰率和安全距離等關鍵指標都有了顯著的提高，且其所需的脈沖分組數(shù)L相對于原始協(xié)議大大減少。實驗在30km光纖信道上實現(xiàn)了免誤碼檢測的密鑰分發(fā)；如果結(jié)合信道擾動參數(shù)，安全距離則可以達到140km。

該成果對于豐富高維量子密鑰分發(fā)的安全性分析理論和方法，提升系統(tǒng)的實用性有著重要價值。