量子通信若干理论与技术研究

发布时间：2023-05-18 21:37

　　随着科学理论的进步与信息技术的发展,经典通信过程中信息安全逐步受到来自窃听者的威胁。量子通信基于量子力学原理可以使得用户之间实现远距离无条件安全的通信过程。量子通信致力于拓展多用户组网、提高通信系统容错率、延长信道距离和抵御安全漏洞。近30年来,量子通信不论在理论上还是实验搭建上都得到了充分的发展。本论文针对量子通信系统中若干理论与实验搭建技术进行研究,主要研究内容如下:提出了一个可行的方案能自动补偿远距离通信用户之间光纤通道的相位漂移与偏振演化。该实验装置可应用于多用户孪生场量子密钥分发协议的实验搭建,自动补偿两个场在传输过程中的相位波动,克服了孪生场量子密钥分发协议在实际实现中的主要挑战,即对长距离亚波长路径长度相位稳定性的要求。此外,简单稳定的结构易于扩展到多用户量子密钥分发网络,结合偏振复用使系统中用户联接更灵活。本文进一步研究了量子数字签名协议在多用户情况下的安全性以及所需量子链路的冗余问题。提出多用户环形量子数字签名协议并设计随机采样的系统实验装置,创新性地利用随机采样代替对称操作。在协议安全性分析方面,考虑勾结攻击的同时移除了安全量子信道的假设。通过理论仿真与计算证明协议...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 量子通信协议研究进展
        1.2.1. 量子密钥分发
        1.2.2. 量子签名
        1.2.3. 量子秘密共享
    1.3 论文的内容安排
第二章 相位编码量子通信系统实验关键技术
    2.1 单向式偏振无关量子通信系统
    2.2 往返式偏振自补偿量子通信系统
    2.3 第三方测量的量子通信系统
    2.4 小结
第三章 多用户量子数字签名协议研究
    3.1 三用户量子数字签名协议研究
        3.1.1. 协议过程及原理
        3.1.2. 安全性分析
    3.2 多用户量子数字签名协议研究
        3.2.1. 协议过程及原理
        3.2.2. 安全性分析
    3.3 多用户环形量子数字签名协议研究
        3.3.1. 环形量子数字签名协议
        3.3.2. 实验装置
        3.3.3. 安全性分析
        3.3.4. 量子数字签名对比
    3.4 小结
第四章 动态量子多重签名协议研究
    4.1 量子多重签名协议
    4.2 量子态纠缠与传递
    4.3 动态量子多重签名协议
    4.4 安全性分析
    4.5 小结
第五章 高容错率量子密钥分发协议实验研究
    5.1 回环差分相移量子密钥分发协议研究
        5.1.1. 协议过程及原理
        5.1.2. 信号扰动与高容错率
    5.2 回环差分相移量子密钥分发实验装置
    5.3 可变回环延时器理论分析
        5.3.1. FM回环脉冲延时器
        5.3.2. 双FM回环脉冲延时器
        5.3.3. 全FM回环脉冲延时器
        5.3.4. 双Sagnac回环脉冲延时器
        5.3.5. Cir回环脉冲延时器
    5.4 可变回环延时器实验论证
        5.4.1. 实验验证
        5.4.2. 仿真验证
    5.5 小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
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本文编号：3819039