4. 光源非理想性导致的误码
在理想化的 BB84 协议分析中，我们默认光源每次只发射一个光子。但实际系统中广泛使用的弱相干光源（WCP，Weak Coherent Pulse）由衰减激光器产生，其光子数服从泊松分布。这一物理事实带来了三类典型的非理想性：多光子脉冲、相位随机化不足和强度波动。它们各自以不同机制抬高误码率，其中多光子脉冲还是光子数分离攻击（PNS）的根源。本节先逐一分析三种非理想性的误码贡献，再说明诱骗态方法如何抑制多光子误码。
一、多光子脉冲：误码与安全性的双重威胁
弱相干光源的光子数分布为 P(n)=e-μμn/n!，其中 μ 为平均光子数。当 μ=0.1 时，单光子脉冲概率约 9.05%，双光子约 0.45%，三光子及以上约 0.015%。在正常信道中，多光子脉冲本身并不直接产生误码——接收端探测到其中一个光子即可正确解码。真正的危害在于：窃听者 Eve 可以对多光子脉冲实施 PNS 攻击，分走一个光子、保留一个光子，在不对单光子脉冲引入额外误码的前提下获取部分密钥信息。因此多光子脉冲的误码贡献是"间接"的：它不抬高即时 QBER，却使 Eve 的信息量随多光子比例上升，迫使合法双方在保密性放大阶段付出更多代价，等效于安全密钥率下降。若系统未采用诱骗态，多光子比例越高，可容忍的 QBER 上限越低。
二、相位随机化不足：相干性带来的误码
BB84 的安全性建立在"不同脉冲之间相位无关"的假设上。若激光器输出的相邻脉冲保持固定相位关系（例如增益开关激光器未加相位调制），则脉冲间存在部分相干性。Eve 可利用这种相干性进行相干攻击：通过干涉测量获取编码基的信息，而合法接收端 Bob 看到的误码率上升幅度有限。相位随机化不足的典型表现是：在基比对后，某些时间窗口内的误码率异常偏高，且与脉冲间隔相关。工程上通常用相位调制器在每个脉冲上施加随机相位（0 到 2π 均匀分布），或采用增益开关配合足够长的脉冲间隔使相位自然退相干。判断相位随机化是否充分，可通过测量干涉可见度或统计相邻脉冲的相位相关性来评估。
三、强度波动：参数漂移引起的误码
实际光源的平均光子数 μ 并非恒定值。激光器驱动电流的纹波、温度漂移、调制器偏置点漂移都会导致 μ 在标称值附近波动。强度波动的影响体现在两方面：其一，μ 偏高时多光子比例上升，PNS 攻击风险增大；其二，μ 偏低时单光子脉冲比例下降，密钥生成率降低，同时暗计数在总探测事件中的占比上升，导致 QBER 抬高。若强度波动幅度达到 ±10%，在 μ=0.1 时双光子概率的相对变化约 ±20%，对安全密钥率的影响不可忽略。工程上需要对光源强度进行实时监测与反馈控制，并在诱骗态分析中将强度波动纳入统计不确定度。
四、诱骗态方法：用强度切换估计单光子贡献
诱骗态方法的核心思想是：合法双方随机切换信号态（强度 μ）和诱骗态（强度 ν，通常 ν<μ），并分别统计两种强度下的增益 Qμ、Qν 和误码率 Eμ、Eν。由于 Eve 无法区分信号脉冲和诱骗脉冲（她不知道每个脉冲的真实强度），PNS 攻击对两种脉冲的作用方式相同。通过比较两种强度下的统计结果，可以约束单光子脉冲的增益下界 Q₁ 和误码率上界 e₁，进而用 GLLP 公式计算安全密钥率：R ≥ Q₁[1−H₂(e₁)] − Qμf(Eμ)H₂(Eμ)，其中 H₂ 为二元熵函数，f 为纠错效率。
以 μ=0.5、ν=0.1、暗计数 Y₀=10⁻⁶、探测效率 η=0.1、信道损耗 0.2 dB/km×50 km=10 dB（透过率 0.1）为例，总增益 Qμ≈1−e−μη≈0.0049，Qν≈0.0010。由诱骗态估计可得 Q₁ 下界约 0.0035，e₁ 上界约 3.5%。代入 GLLP 公式，在 Eμ≈4% 时安全密钥率约为 0.0012/脉冲。若去掉诱骗态、直接按 μ=0.5 估算，多光子比例高达 9%，安全密钥率将被高估数倍，实际系统可能已不安全。这组数值为教学示例，用于说明量级关系，不代表任何具体设备的实测结果。
五、工程实践中的联合控制
实际部署时，三类非理想性往往同时存在，需要联合处理。对多光子脉冲，选择 μ 时要在密钥率与安全性之间折中：μ 过大多光子比例高，μ 过小暗计数占比大、QBER 抬高。典型取值 μ∈[0.1, 0.5]，配合诱骗态 ν∈[0.05, 0.2]。对相位随机化，应在光源后加相位调制器并验证干涉可见度低于阈值（通常要求相邻脉冲相位相关性接近零）。对强度波动，需用分束器加监视探测器实时采样脉冲强度，将波动控制在 ±5% 以内，并在诱骗态分析中把波动作为统计误差项计入 Q₁ 下界的保守估计。三者共同作用下的 QBER 应稳定在 2%～5% 区间；若 QBER 随时间出现与脉冲间隔相关的周期性抬升，应优先排查相位随机化；若 QBER 随温度缓慢漂移，应优先排查强度波动与调制器偏置。