基于BB84协议的单探测器QKD系统研究
发布时间：2022-08-07 19:52
密码学领域,依赖于计算复杂度的经典信息加密算法受到量子计算机和量子算法的威胁。但是,基于量子力学的量子密钥分发能够实现无条件的安全通信,已经成为了现在研究的热点。然而由于单光子探测器的探测效率不匹配,基于四个单光子探测器的量子密钥分发系统存在安全性方面的漏洞。另外,单光子探测器昂贵,量子密钥分发系统造价高昂。论文利用时分复用技术,采用一个单光子探测器设计了一种量子密钥分发系统。论文分析了基于BB84协议的偏振编码的四探测器量子密钥分发系统。设计了单探测器量子密钥分发系统的时分复用器、接收端电子学硬件以及一个同步脉冲内的四种偏振光的探测门。通过在时分复用器的不同偏振光的光路上添加依次相差6 m的延迟光纤,使得不同偏振光到达单光子探测器的时间依次相差30 ns。设计了单探测器量子密钥分发系统的同步校准方案,标定出一个同步脉冲内的偏振光的相对时间位置,并将其作为能够区分不同偏振光的探测门位置。对设计的单探测器量子密钥分发进行了安全性分析。分析结果表明,单探测器量子密钥分发系统能够抵御窃听者的截取重发攻击和时移攻击。对设计的单探测器量子密钥分发系统成功地进行了室内的密钥分发实验。实验结果表明,...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 密码学简介
1.2 量子密钥分发研究现状
1.3 论文研究内容及结构安排
第二章 基于BB84协议的QKD系统
2.1 量子比特及其物理性质
2.1.1 量子比特
2.1.2 量子比特的物理性质
2.2 BB84协议简介
2.2.1 BB84协议
2.2.2 BB84协议的数据处理过程
2.2.3 BB84协议安全性
2.3 基于BB84协议的QKD系统
2.4 本章小结
第三章 单探测器QKD系统设计
3.1 关键器件
3.1.1 光源
3.1.2 信道
3.1.3 探测
3.2 时分复用设计
3.2.1 时分复用器
3.2.2 探测门编码
3.3 系统总体设计
3.3.1 Alice密钥设备硬件设计
3.3.2 Bob密钥设备硬件设计
3.4 安全性分析
3.4.1 截取重发攻击
3.4.2 时移攻击
3.5 本章小结
第四章 同步校准方案
4.1 同步方案
4.2 同步校准
4.2.1 同步校准的前提条件
4.2.2 同步校准原理
4.2.3 同步校准流程
4.2.4 同步校准结果
4.3 本章小结
第五章 系统性能测试
5.1 测试环境
5.2 系统测试
5.2.1 单光子制备
5.2.2 密钥分发实验
5.2.3 实验结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Efficient error estimation in quantum key distribution[J]. 李默,Patcharapong Treeviriyanupab,张春梅,银振强,陈巍,韩正甫. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]单光子探测器及量子密钥分配[J]. 赵峰. 激光与光电子学进展. 2009(09)
博士论文
[1]量子密钥分配的原理性实验及技术研究[D]. 陈华.中国科学技术大学 2016
[2]量子密钥分配中后处理技术及诱骗态技术研究[D]. 张春梅.中国科学技术大学 2016
[3]实际量子密钥分发系统安全性的实验研究[D]. 汤艳琳.中国科学技术大学 2015
[4]量子密钥分配系统实际安全性研究[D]. 黄靖正.中国科学技术大学 2014
[5]量子密码实际安全性与应用研究[D]. 刘东.中国科学技术大学 2014
[6]量子通信中的精密时间测量技术研究[D]. 沈奇.中国科学技术大学 2013
[7]远距离量子密钥分发系统的相关研究[D]. 刘洋.中国科学技术大学 2012
[8]光纤量子密码实验和实用化研究[D]. 张阳.中国科学技术大学 2012
[9]相位编码量子密钥分发系统设计研究[D]. 杨阳.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]高速单光子探测器的量子表征研究[D]. 赵林.华东师范大学 2016
[2]量子密钥分发系统探测效率失配下安全性研究[D]. 王哲.西安电子科技大学 2015
[3]量子密钥分发系统中光源与探测器的研究[D]. 杜海彬.华东师范大学 2014
[4]可靠量子密钥分发系统的研究与实现[D]. 贾云.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[5]高速单光子探测互差分技术及弱光成像研究[D]. 杜克铭.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2011
本文编号：3670942
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 密码学简介
1.2 量子密钥分发研究现状
1.3 论文研究内容及结构安排
第二章 基于BB84协议的QKD系统
2.1 量子比特及其物理性质
2.1.1 量子比特
2.1.2 量子比特的物理性质
2.2 BB84协议简介
2.2.1 BB84协议
2.2.2 BB84协议的数据处理过程
2.2.3 BB84协议安全性
2.3 基于BB84协议的QKD系统
2.4 本章小结
第三章 单探测器QKD系统设计
3.1 关键器件
3.1.1 光源
3.1.2 信道
3.1.3 探测
3.2 时分复用设计
3.2.1 时分复用器
3.2.2 探测门编码
3.3 系统总体设计
3.3.1 Alice密钥设备硬件设计
3.3.2 Bob密钥设备硬件设计
3.4 安全性分析
3.4.1 截取重发攻击
3.4.2 时移攻击
3.5 本章小结
第四章 同步校准方案
4.1 同步方案
4.2 同步校准
4.2.1 同步校准的前提条件
4.2.2 同步校准原理
4.2.3 同步校准流程
4.2.4 同步校准结果
4.3 本章小结
第五章 系统性能测试
5.1 测试环境
5.2 系统测试
5.2.1 单光子制备
5.2.2 密钥分发实验
5.2.3 实验结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]Efficient error estimation in quantum key distribution[J]. 李默,Patcharapong Treeviriyanupab,张春梅,银振强,陈巍,韩正甫. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]单光子探测器及量子密钥分配[J]. 赵峰. 激光与光电子学进展. 2009(09)
博士论文
[1]量子密钥分配的原理性实验及技术研究[D]. 陈华.中国科学技术大学 2016
[2]量子密钥分配中后处理技术及诱骗态技术研究[D]. 张春梅.中国科学技术大学 2016
[3]实际量子密钥分发系统安全性的实验研究[D]. 汤艳琳.中国科学技术大学 2015
[4]量子密钥分配系统实际安全性研究[D]. 黄靖正.中国科学技术大学 2014
[5]量子密码实际安全性与应用研究[D]. 刘东.中国科学技术大学 2014
[6]量子通信中的精密时间测量技术研究[D]. 沈奇.中国科学技术大学 2013
[7]远距离量子密钥分发系统的相关研究[D]. 刘洋.中国科学技术大学 2012
[8]光纤量子密码实验和实用化研究[D]. 张阳.中国科学技术大学 2012
[9]相位编码量子密钥分发系统设计研究[D]. 杨阳.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]高速单光子探测器的量子表征研究[D]. 赵林.华东师范大学 2016
[2]量子密钥分发系统探测效率失配下安全性研究[D]. 王哲.西安电子科技大学 2015
[3]量子密钥分发系统中光源与探测器的研究[D]. 杜海彬.华东师范大学 2014
[4]可靠量子密钥分发系统的研究与实现[D]. 贾云.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[5]高速单光子探测互差分技术及弱光成像研究[D]. 杜克铭.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2011
本文编号：3670942
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