中国科学院上海光学精密机械研究所桂有珍研究员团队提出了一个分析时间同步误差对双场量子密钥分发（twin-field quantum key distribution, TF-QKD）影响的理论模型。相关成果近期以“Time-synchronization error in twin-?eld quantum key distribution”为题发表在Physical Review A上。
基于单光子干涉原理，TF-QKD协议在保持其测量设备无关安全性的同时，实现了对无中继量子密钥分发的成码率-传输距离限制的突破，具有更高的成码率以及更远的传输距离。然而TF-QKD的单光子干涉除了需要克服传输链路的相位抖动外，其时间同步误差的影响也是其物理实现的重要挑战之一。相位抖动补偿在TF-QKD实现中有较多研究，然而此前的理论研究极少涉及时间同步误差对TF-QKD的影响。
研究团队提出一个包含时间同步误差的TF-QKD模型，通过数值模拟得到了不同的时间同步误差下TF-QKD的成码率-传输距离关系。研究还表明，对于给定的时间同步误差，通过优化模型参数可以实现更高的成码率和传输距离。通过理论建模，本研究首次定量展示了时间同步误差对TF-QKD性能的影响情况，其提出的模型方法对TF-QKD的系统参数优化也具有参考价值。
图 1不同时间同步误差及干涉可见度的TF-QKD成码率-传输距离关系
