自由空间连续变量量子密钥分发关键技术研究

发布时间：2023-01-05 10:37

　　量子密码学运用物理学的基本定律完成密钥的安全共享,其正朝着构建可扩展的、安全的量子网络的方向发展。其中,自由空间连续变量量子密钥分发是一种应用连续变量量子态在自由空间中实现密钥传输、并可以打破光纤量子信道传输路径限制的通信技术,从而成为实现远距离量子网络的一种重要方式。然而,自由空间量子信道中传输的量子态不可避免地受到大气衰减、大气湍流等效应的影响,导致系统性能降低。本文围绕自由空间连续变量量子密钥分发中的相关关键技术展开研究,旨在建立和完善自由空间系统在参数估计、过噪声抑制、保密增强等技术方面的研究,从而改善并提升系统性能。论文在自由空间连续变量量子密钥分发的理论研究方面取得了以下创新性研究成果:1.提出一种适用于自由空间连续变量量子密钥分发的参数估计方法,在此基础上进一步研究了传输波动对系统性能的影响。结果表明,该方法与物理模型相统一,且能有效抵抗纠缠-蒸馏攻击。因此,该方法的提出填补了实际自由空间连续变量量子密钥分发在参数估计研究的空白。2.传统参数估计中,存在密钥率与参数估计精度的权衡、以及数据交换可能引发的信息泄露等问题。因此,提出一种基于盲估计的自由空间连续变量量子密钥分发... 

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
主要缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 密钥学简述
    1.2 量子密钥分发
    1.3 自由空间量子密钥分发进展
    1.4 论文简述与章节安排
第二章 连续变量量子密钥分发基础
    2.1 量子力学基础
    2.2 量子光学基础
        2.2.1 单模光场量子化
        2.2.2 高斯态与高斯操作
        2.2.3 高斯测量
    2.3 信息论基础
        2.3.1 香农熵
        2.3.2 冯?诺依曼熵
    2.4 连续变量量子密钥分发协议
        2.4.1 GMCS CVQKD协议
        2.4.2 理论安全性
        2.4.3 实际安全性
    2.5 本章小结
第三章 自由空间量子信道
    3.1 量子信道概述
    3.2 自由空间量子信道
        3.2.1 大气衰减信道
        3.2.2 大气湍流信道
        3.2.3 椭圆光束模型
    3.3 本章小结
第四章 自由空间连续变量量子密钥分发参数估计研究
    4.1 自由空间连续变量量子密钥分发
    4.2 参数估计
    4.3 自由空间CVQKD参数估计方法
        4.3.1 大气衰减信道下的参数估计
        4.3.2 大气湍流信道下的参数估计
    4.4 系统性能分析
        4.4.1 密钥率分析
        4.4.2 安全性分析
    4.5 本章小结
第五章 自由空间连续变量量子密钥分发盲估计研究
    5.1 信道估计
    5.2 自由空间CVQKD盲估计方法
    5.3 系统性能分析
        5.3.1 密钥率分析
        5.3.2 安全性分析
    5.4 实验验证
    5.5 本章小结
第六章 基于自适应光学的自由空间连续变量量子密钥分发的过噪声抑制研究
    6.1 过噪声抑制
    6.2 基于AO的自由空间CVQKD物理模型
        6.2.1 传播畸变
        6.2.2 自适应光学补偿与校正
        6.2.3 过噪声抑制
    6.3 系统性能分析
    6.4 本章小结
第七章 基于量子保密增强的连续变量量子密钥分发研究
    7.1 保密增强
    7.2 基于量子保密增强的CVQKD
        7.2.1 基于量子保密增强的CVQKD协议
        7.2.2 密钥率分析
    7.3 系统性能分析
        7.3.1 安全性分析
        7.3.2 仿真分析
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 本文总结
    8.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国通信标准化协会发布《量子保密通信技术白皮书》[J].   电信工程技术与标准化. 2019(02)



本文编号：3727846