基于多粒子纠缠态的多方量子密钥分发技术研究

发布时间：2017-09-24 02:02

  本文关键词：基于多粒子纠缠态的多方量子密钥分发技术研究

  更多相关文章： 多方量子密钥分发 GHZ态 W态 测量设备无关

【摘要】：量子通信具有无条件安全性,其中最接近实用的是基于量子密钥分发技术的量子保密通信。经过三十余年的发展,量子密钥分发逐渐走向成熟并迈入了实际应用阶段,探索技术上更加容易实现且更安全高效的方案成为了重要研究课题。本文研究了基于多粒子纠缠态的多方量子密钥分发技术,主要内容如下:首先,阐述了本文所用到量子力学基本概念和理论,简要描述了量子密钥分发安全性的理论基础:海森堡测不准原理和量子不可克隆定理,给出了量子比特和量子纠缠的概念及相关知识,介绍了几种典型的量子密钥分发协议(Quantum Key Distribution,QKD):BB84协议、B92协议及E91协议。其次,基于GHZ纠缠态,通过纠缠交换,研究了一种基于GHZ态的多方量子密钥分发方案,该方案的安全性受限于量子信道特性,通过对具有噪声的GHZ态进行纯化,获得一个理想的量子信道,分析了该方案的安全性。同时,对基于GHZ态的测量设备无关(Measurement-device Independent,MDI)实际量子密钥分发系统也进行了研究。表明基于GHZ态的MDI-QKD使用两个诱骗态得到的密钥速率几乎与无限个诱骗态的情况一致,安全通信距离可达190km。第三,在简要说明相对于GHZ态基于W态量子通信协议的优势,以及W态下的Bell不等式的基础上,提出了一种改进基于三粒子W态的三用户量子密钥分发协议,通过分析得出密钥效率,并分析了其在截取-重发攻击和纠缠-测量攻击下的安全性;同时,提出了一种基于四粒子W态的四用户量子密钥分发协议,同样计算得出其密钥效率并对安全性进行了分析。相对于基于GHZ态的协议,基于W态QKD协议在组网时具有更大的灵活性。最后,总结了全文,并展望了下一步工作。下一步所要进行的是得到GHZ态纠缠纯化增益参数,结合实际系统,计算得出基于GHZ态QKD密钥生成速率。由于四粒子W态只选择了一组测量基结果用于生成密钥,所以提高基于四离子W态的QKD密钥速率以及深入分析其在纠缠-测量攻击下的安全性也是下一步工作所要进行的。
【关键词】：多方量子密钥分发 GHZ态 W态 测量设备无关
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 量子通信概述15-16
• 1.2 量子密钥分发的发展及现状16-17
• 1.3 论文工作及章节安排17-19
• 第二章 量子密钥分发基础19-37
• 2.1 量子密钥理论基础19-20
• 2.1.1 海森堡测不准原理19-20
• 2.1.2 量子不可克隆定理20
• 2.2 量子比特20-25
• 2.2.1 量子比特的概念和性质21-24
• 2.2.2 量子比特的逻辑运算24-25
• 2.3 量子纠缠25-28
• 2.3.1 量子纠缠态26-27
• 2.3.2 Bell不等式27-28
• 2.4 量子密钥分发协议28-35
• 2.4.1 BB84协议28-31
• 2.4.2 B92协议31-33
• 2.4.3 Ekert91协议33-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 基于GHZ态的多方量子密钥分发研究37-51
• 3.1 GHZ纠缠粒子对及其分发37-39
• 3.2 一种基于GHZ态的三方量子密钥分发协议39-43
• 3.3 安全性分析43-46
• 3.4 基于GHZ态的测量设备无关量子密钥分发46-50
• 3.4.1 测量设备无关的量子密钥分发技术46-48
• 3.4.2 基于GHZ态的测量设备无关量子密钥分发48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 基于W态的多方量子密钥分发51-63
• 4.1 一种改进基于三粒子W态的三方量子密钥分发51-59
• 4.1.1 W态下的Bell不等式51-52
• 4.1.2 协议描述52-55
• 4.1.3 密钥效率分析55-56
• 4.1.4 安全性分析56-59
• 4.2 一种基于四粒子W态的四用户量子密钥分发59-62
• 4.2.1 协议描述59-61
• 4.2.2 密钥效率分析61-62
• 4.2.3 安全性分析62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 全文总结63
• 5.2 工作展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 作者简介71-72
• 1. 基本情况71
• 2. 教育背景71
• 3. 攻读硕士学位期间的研究成果71-72
• 3.1 发表学术论文71
• 3.2 发明专利和科研情况71-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘玉,区慧铭,刘文予,王长强,杨俊涛;量子密钥分发网方案的改进设计[J];量子电子学报;2005年05期

2 陈杰;黎遥;吴光;曾和平;;偏振稳定控制下的量子密钥分发[J];物理学报;2007年09期

3 傅明星;赵峰;路轶群;刘颂豪;;量子密钥分发网络应用技术研究进展[J];激光与光电子学进展;2007年10期

4 邹佩琳;李晖;;利用诱骗信号方案进行实用的量子密钥分发[J];量子光学学报;2008年01期

5 傅明星;;路径攻击对量子密钥分发网络安全性的影响[J];量子电子学报;2008年05期

6 樊矾;朱俊;陆鸢;朱甫臣;曾贵华;;通用量子密钥分发的同步控制电路[J];信息安全与通信保密;2009年11期

7 王金东;秦晓娟;;高效量子密钥分发系统协议研究[J];科技创新导报;2010年16期

8 冯蔚;廖进昆;陆荣国;徐伟;唐雄贵;李和平;;差分相移量子密钥分发研究进展[J];激光杂志;2010年05期

9 胡嘉仲;王向斌;;基于诱骗态方法的量子密钥分发[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2011年04期

10 魏正军;王金东;;量子密钥分发系统远程同步问题研究[J];科技创新导报;2011年15期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王金东;魏正军;郭健平;郭邦红;张智明;廖常俊;刘颂豪;;高效量子密钥分发协议研究[A];第十四届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2010年

2 马海强;赵建领;焦荣珍;于丽;吴令安;;一点对多点的现场可编程量子密钥分发系统[A];第十三届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];2008年

3 宋克柱;杨小军;张凌云;;量子密钥分发实验数据采集系统[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（1）[C];2008年

4 万伟;魏正军;王金东;张智明;刘颂豪;;量子密钥分发系统中相位调制器最优加载电压的一种精确测量方法[A];全国光电子与量子电子学技术大会论文集[C];2011年

5 彭翔;郭弘;;量子密钥分发系统信源安全性研究[A];全国光电子与量子电子学技术大会论文集[C];2011年

6 王旭阳;白增亮;杜鹏燕;李永民;彭X墀;;30公里四态分离调制连续变量量子密钥分发[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年

7 钟平平;张华妮;陈帅;王金东;魏正军;刘颂豪;;光纤量子密钥分发系统远程同步问题研究[A];第十四届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2010年

8 王金东;董照月;魏正军;张智明;;单向相位编码量子密钥分发系统的安全漏洞[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

9 孙仕海;江木生;梁林梅;;实际量子密钥分发系统中的被动法拉第镜攻击和部分相位随机化攻击[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年

10 方俊彬;;组合群试算法在量子密钥分发后处理中的应用[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 记者 李陈续;我量子密钥分发安全距离刷新纪录[N];光明日报;2014年

2 记者 吴长锋;量子密钥分发系统安全距离扩展至200公里[N];科技日报;2014年

3 记者 吴长锋;量子密钥分发系统可免遭黑客攻击[N];科技日报;2013年

4 记者 李陈续;量子密钥分发入选国际物理学重大进展[N];光明日报;2014年

5 ;清华、中科大研究团队在国际上率先实现绝对安全距离大于100公里的量子保密通信[N];新清华;2007年

6 记者 李陈续;我科学家解决量子黑客隐患[N];光明日报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王天一;基于连续变量的量子密钥分发系统中长距离传输技术与安全性研究[D];北京邮电大学;2015年

2 杨阳;相位编码量子密钥分发系统设计研究[D];中国科学技术大学;2012年

3 黄大骏;基于SERDES的高速双调相量子密钥分发实验研究[D];中国科学技术大学;2012年

4 谢武;多Bell基并行量子密钥分发研究[D];西安电子科技大学;2015年

5 章涛;高速量子密钥分发系统电子学[D];中国科学技术大学;2010年

6 刘洋;远距离量子密钥分发系统的相关研究[D];中国科学技术大学;2012年

7 康国栋;基于多路径系统的量子密钥分发与量子信息传输[D];湖南师范大学;2011年

8 吴光;长距离量子密钥分发系统[D];华东师范大学;2007年

9 王旭阳;全光纤四态分离调制连续变量量子密钥分发[D];山西大学;2013年

10 孙茂珠;双路连续变量量子密钥分发协议的安全性分析[D];北京大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏正超;量子密钥分发效率提升研究[D];解放军信息工程大学;2014年

2 刘虎成;量子密钥分发宽频电子控制系统设计[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 张涛;高效长距离测量装置无关量子密钥分发协议的研究[D];南京邮电大学;2016年

4 屠亮亮;基于LDPC码的离散变量量子密钥分发的数据协调[D];南京邮电大学;2016年

5 单雨竹;基于被动诱骗态的测量设备无关量子密钥分发的理论研究[D];国防科学技术大学;2014年

6 刘鸽鸽;多方量子密钥分发系统数据协调算法研究[D];西安电子科技大学;2015年

7 杨会科;量子保密通信网络的动态路由及纠缠贝尔态测量的研究[D];西安电子科技大学;2015年

8 王东嘉;基于多粒子纠缠态的多方量子密钥分发技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

9 马媛媛;基于偏振编码的量子密钥分发系统的偏振控制算法的实现[D];西安电子科技大学;2015年

10 陈光;量子密钥分发在网络中的应用[D];北京邮电大学;2010年

，

本文编号：908709