- 命题框:两条信息论事实——Holevo 界:从 $n$ 个量子比特中无论怎样测量,至多提取 $n$ 比特经典信息;残熵定理/通用散列:Eve 互信息至多 $t$ 比特时,压到 $n-t-s$ 比特后她的信息总量以 $O(2^{-s})$ 衰减
- 演算(密钥率 $r \approx 1 - 2h_2(q)$,$h_2(q) = -q\cdot\log_2 q - (1-q)\cdot\log_2(1-q)$,逐行代入):
- $q = 5\%$:$h_2(0.05) = 0.286$ → $r = 1 - 2\times0.286 = 0.428$
- $q = 10\%$:$h_2(0.10) = 0.469$ → $r = 1 - 2\times0.469 = 0.062$
- $q \approx 11\%$:$h_2(0.11) \approx 0.500$ → $r \to 0$(渐近阈值的来源)
- 结果框:误码估计给 $t$ 上界、散列压缩兑现"她不知道"——$q$ 太大时 $t$ 逼近 $n$、$r$ 归零,QBER $\approx 11\%$ 是渐近极限
- 侧栏卡片:
- 澄清卡:QKD 不传输消息、不做加密——只生产对称密钥(加密仍由 OTP/AES 完成);公开经典信道必须认证(否则中间人攻击);QKD 严格说是"密钥增长"而非"从零建立信任"
- 工程卡:诱骗态(防弱激光脉冲多光子分量的"光子数分裂"攻击,安全距离推到数百公里级);MDI/DI(不再假设设备符合规格,封探测器时序差、光源后门等侧信道);京沪干线 2017 与"墨子号"2017 互补(光纤损耗指数增长 vs 自由空间多项式级);PQC(基于格、已标准化)与 QKD 互为纵深防御——计算假设 vs 物理保证
类型worked-example(密钥率演算)+ integration