双路连续变量量子密钥分发协议的有限码长效应分析

发布时间：2021-07-10 07:37

　　研究双路连续变量量子密钥分发协议安全码率在有限码长效应下的影响。使用中心极限定理和最大似然估计原理进行参数估计,重新计算符合实际情况的安全码率。选择适合的密钥长度和调制方差,使得协议最优化。模拟仿真合适参数使其安全性能接近无限码长条件的安全性能,发现有限码长效应将使双路连续变量量子密钥分发协议安全性能下降。 

【文章来源】：通信技术. 2020,53(05)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 双路CV-QKD协议的PM方案

以上为双路协议的PM过程。PM方案在实际中容易实现，但是比较难于进行安全性分析。在进行安全性分析时，通常使用等效的EB方案。双路协议的EB方案如图2所示，有两个独立的高斯纠缠克隆机，方差分别为W1和W2。图2中箭头旁边的字母如B1表示箭头处的模。ΓK是连续变量C-NOT门[9]。Bob用外差测量他的EPR对的一个模并把另一个模发给Alice。Alice对她的EPR对的一个模A1进行外差测量，并对从分束片TA出射的一个模进行零差测量，然后把从分束片TA出射的另一个模发给Bob。Bob对收到的模B2进行外差测量得到B2X和B2P，再通过两个对称变换ΓK把模B1P、B2P、B1X和B2X变换成模B5、B6、B3和B4。通过对模B4和B6的零差测量，可以得到xB和pB。最后，Bob通过得到的两个数据进行参数估计、数据后处理、数据协调和密钥放大，得到最终的安全密钥。有限码长效应下的安全码率计算公式为[11-12]:

进行双路CV-QKD协议在有限码长效应下的模拟仿真。仿真主要分为两种情况，首先考虑只针对一条通信信道进行有限码长效应下的参数估计，并且为了便于模拟，只考虑两个信道具有相同参数的情况，即T1=T2、ε1=ε2及K=1，在此前提下进行建模仿真，如图3所示。其中，方块线、十字线、三角线、星号线和直线分别对应码长为106、108、1010、1012以及无限码长的仿真曲线。图3为对一个信道进行参数估计情况下的有限码长效应对双路CV-QKD协议安全码率与安全传输距离关系的影响。其中，协调效率β=95%，信道过量噪声ε1=ε2=0.2,TA=0.2,Alice和Bob的调制方差VA=VB=10，曲线从左至右分别为码长N=106、108、1010、1012以及无限码长。由图3可知，码长为N=106时的安全传输距离与N=102时的安全传输距离相差接近1倍；传输数据越长，安全传输距离越接近于无限码长时的传输距离。


本文编号：3275490