量子骨干网络拓扑 （骨干 + 城域接入 + 星地链路 · 示意布局）
实线为光纤量子信道，虚线为星地自由空间链路；节点间每 60–80 km 设置可信中继，密钥在中继节点落地进行接力。
骨干链路状态
成钥率与 QBER 由链路孪生体实时估计
| 链路 | 距离 | 信道衰减 | 脉冲频率 | 成钥率 | QBER | 状态 |
|---|
运行事件
星地过境成钥 / 密钥接力 / 安全事件
BB84 量子密钥分发 · 单轮仿真
Alice 随机选择比特与制备基（⊕ 直线基 / ⊗ 对角基）发送单光子偏振态，Bob 随机选基测量；仅保留同基事件（筛选），再经纠错与隐私放大得到最终密钥。
1.5%
光子事件明细
逐脉冲记录：制备 →（信道/窃听）→ 测量 → 筛选 → 计误
| # | Alice比特 | Alice基 | 偏振 | Eve | Bob基 | Bob结果 | 筛选 | 误码 |
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后处理与最终密钥
筛选 → 信息协调（纠错）→ 隐私放大 → 成钥 / 中止
完成一轮发送后显示密钥蒸馏过程。
QBER 量子误码率趋势 （孪生体估计 vs 安全阈值）
阈值 11% 来自 Shor–Preskill 安全证明：超过即无法保证密钥无条件安全，必须中止并重建链路。
安全成钥率趋势
经纠错与隐私放大后的净密钥速率
物理信道 ↔ 孪生体 映射
孪生体以设备级模型对物理层参数做实时估计与残差分析
物理实体层 实测
数字孪生层 模型估计
节点密钥池
中继节点密钥余量 · 一次一密（OTP）按需消耗
安全事件与响应队列
判定依据：QBER 阈值判据 / 诱骗态统计检验 / 探测器计数率监测
| 时间 | 对象 | 事件 | 判定依据 | 响应 | 状态 |
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演练说明：以下攻击仅作用于本演示系统的模拟信道。开启后，BB84 仿真与链路孪生监控将同步反映对应物理效应——这正是"数字孪生"的价值：在数字空间里安全地演练物理世界的对抗。结束演练请点击"恢复安全"。
防御响应时间线
BB84 协议流程
Bennett & Brassard, 1984 · 目前部署最广的 QKD 协议
① 制备Alice 随机比特 + 随机基（⊕/⊗）→ 偏振单光子
② 传输光子经量子信道到达 Bob（任何测量扰动都会留下痕迹）
③ 测量Bob 随机选基测量，记录结果
④ 筛选公开比对基，保留同基事件（约占 1/2）
⑤ 估误抽样计算 QBER；≥11% 判定信道不可信，中止
⑥ 纠错信息协调，消除双方比特差异（泄露少量信息）
⑦ 放大隐私压缩，抹去 Eve 可能知晓的信息 → 最终密钥
为什么窃听必被发现？量子不可克隆定理决定了 Eve 无法复制未知量子态。若她测量后重发（截获-重发），有 50% 概率选错基，此时 Bob 的测量结果有 50% 概率出错 → 筛选密钥 QBER ≈ 25%，远超 11% 阈值。
数字孪生与 ISO 23247 四域映射
本演示的孪生架构对应 ISO 23247-2 参考架构
| 参考架构域 | 本系统对应 |
|---|---|
| 可观测物理要素域 | 量子信道（光纤/自由空间）、光子收发端、探测器、中继节点 |
| 数字孪生域 | 链路孪生模型：衰减/暗计数/QBER/成钥率估计与残差分析 |
| 设备通信域 | 量子信道 + 经典协商信道（基比对、纠错、参数估计） |
| 用户域 | 密钥管理与应用（一次一密加密、密钥池调度） |
关键参数与依据
安全中止阈值 QBER ≥ 11%（Shor–Preskill 界）
光纤衰减系数 ≈ 0.2 dB/km @1550nm
诱骗态强度 信号 μ≈0.5 / 诱饵 ν≈0.1 光子/脉冲
典型系统脉冲频率 100 MHz – 2.5 GHz
骨干网工程参照 京沪干线 ≈2,000 km · 32 中继
星地QKD参照 "墨子号" 1,200 km 量级星地链路
标准参考：ITU-T Y.3800 系列（QKD 网络架构）· ETSI GS QKD 014（安全认证）· GB/T 42765-2023《信息安全技术 量子密钥分发的安全技术要求》
演示声明
本页面为教学演示原型：全部数据由前端模拟生成，用于展示量子密钥分发的物理原理、协议流程与"物理实体—数字孪生体"的映射形态，不代表任何真实量子网络数据；密码学与光物理细节做了面向演示的简化（如忽略探测器死时间、有限码长效应等）。