诱骗态量子密钥分配的理论研究

论文摘要

作为量子力学和密码学结合的产物,量子密钥分配可以快速的为秘密通信提供无条件安全的密钥,因而在军事、外交、商业等方面具有广泛的应用前景。经过二十几年的发展,已经取得了巨大的进步,并已开始走向实用化。可以坚信量子密钥分配必然会在未来的信息安全中占据重要的地位。本文主要研究了实际量子密钥分配系统中的安全密钥产生率,其目的是促进量子密钥分配的进一步实用化,主要完成了下面两个工作:1.提出了一种基于奇相干态的诱骗态量子密钥分配方法。数字模拟表明,和其它的方法相比,我们的方法可以有效的增加安全密钥产生率和最大安全通信距离。此外,在我们的方法中,仅使用一个诱骗态来对参数进行估计,其结果就已经非常接近无穷多个诱骗态的渐进极限,而在其它方法中至少需要两个诱骗态,这就节约了时间资源,增加了信号脉冲的发送频率。2.考察了有限脉冲个数对安全密钥产生率的影响,并在这一条件下就实际的相干光源得到了安全密钥产生率公式。数字模拟表明,考虑到有限脉冲个数的影响时,实际的安全密钥产生率和最大安全通信距离都会明显低于无穷多个脉冲时的渐进极限,并且两种情况下安全密钥产生率的相对偏差将随着通信距离呈指数增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 现代密码学的发展
• 1.1.1 现代密码学概述
• 1.1.2 密码通信的基本原理
• 1.2 量子密码学的发展
• 1.3 本文的结构
• 第二章 量子密钥分配的主要协议
• 2.1 量子态的区分
• 2.1.1 非正交量子态的不可区分性
• 2.1.2 Holevo 限
• 2.2 基于单光子态的QKD 协议
• 2.2.1 BB84 协议
• 2.2.2 六态协议
• 2.2.3 SAR04 协议
• 2.2.4 差分相移协议
• 2.2.5 基于关联粒子对的QKD 协议（Ekert91 协议）
• 2.3 基于相干光的QKD 协议
• 2.3.1 连续变量QKD
• 2.3.2 Y-00 协议
• 第三章 诱骗态量子密钥分配
• 3.1 现实的量子通信设备
• 3.1.1 光源
• 3.1.2 信道衰减
• 3.1.3 探测器效率
• 3.1.4 计数率
• 3.1.5 量子比特错误率（QBER）
• 3.2 基于相干光源的诱骗态QKD
• 3.2.1 GLLP 公式
• 3.2.2 基于相干光的诱骗态QKD
• 3.3 基于亚泊松分布光源的诱骗态QKD
• 3.3.1 基于压缩光的诱骗态QKD
• 3.3.2 基于标记单光子源的诱骗态QKD
• 3.3.3 基于奇相干光的诱骗态QKD
• 第四章 有限脉冲个数下的诱骗态QKD
• 4.1 单光子源下的密钥产生率
• 4.2 实际相干光源下的密钥产生率
• 第五章 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果