基于奇相干光源非对称信道的量子密钥分配协议

发布时间：2019-09-18 04:27

【摘要】：针对传统量子密钥分配协议使用非理想单光子源会带来密钥生成率过低的问题,对光源进行优化,以奇相干光源代替传统弱相干光源,提出了基于奇相干光源非对称信道的测量设备无关量子密钥分配协议。在奇相干光源下,对比了对称信道和非对称信道测量设备无关量子密钥分配协议的性能优劣。分析了该协议中密钥生成率、单边效率与信道损耗之间的关系。仿真结果表明,奇相干光源的引入弥补了传统光源的不足,多光子数大大减少。随着信道损耗的增加,密钥生成率降低,但非对称信道的性能仍高于对称信道的。
【图文】：

逐渐减少直至趋于稳定，但是曲线σ＝１．０的值始终小于曲线σ＝０．１的值，即对称信道的平均光子数始终少于非对称信道的平均光子数，且下降速度比后者快。当信道损耗为０时，即理想非对称信道条件下，曲线σ＝０．１的平均光子数趋于１．０８，与理想单光子源的平均光子数差值较小，这表示在平均光子数上，非对称信道的性能较好。图２平均光子数与信道损耗之间的关系Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎａｖｅｒａｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｈｏｔｏｎｓａｎｄｃｈａｎｎｅｌｌｏｓｓ图３为单边效率与传输损耗之间的关系曲线，从中可以看出，随着信道损耗的增加，三条曲线均呈现下降趋势。并且，对称信道的σ＝１．０曲线居中。当为非对称信道时，Ａｌｉｃｅ的单边效率高于Ｂｏｂ的单边效率，即通信双方中距离第三方较近的那一方的单边效率较高。图３单边效率与传输损耗之间的关系Ｆｉｇ．３Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓ密钥生成率与传输损耗之间的关系曲线如图４所示，从中可以看出，随着信道损耗的增加，，非对称信道与对称信道的密钥生成率都逐渐下降，虽然起点相同，但是σ∈（０，１）所表示的非对称信道的密钥生成率Ｒ的值始终大于σ＝１．０所表示的对称信道的密钥生成率，且当σ＝０．１时，信道的性能最好。图４密钥生成率与传输损耗之间的关系Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｋｅｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓ０６２７００１－５

ｄｃｈａｎｎｅｌｌｏｓｓ图３为单边效率与传输损耗之间的关系曲线，从中可以看出，随着信道损耗的增加，三条曲线均呈现下降趋势。并且，对称信道的σ＝１．０曲线居中。当为非对称信道时，Ａｌｉｃｅ的单边效率高于Ｂｏｂ的单边效率，即通信双方中距离第三方较近的那一方的单边效率较高。图３单边效率与传输损耗之间的关系Ｆｉｇ．３Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓ密钥生成率与传输损耗之间的关系曲线如图４所示，从中可以看出，随着信道损耗的增加，非对称信道与对称信道的密钥生成率都逐渐下降，虽然起点相同，但是σ∈（０，１）所表示的非对称信道的密钥生成率Ｒ的值始终大于σ＝１．０所表示的对称信道的密钥生成率，且当σ＝０．１时，信道的性能最好。图４密钥生成率与传输损耗之间的关系Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｋｅｙｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｏｓｓ０６２７００１－５
【作者单位】： 西安邮电大学通信与信息工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(61472472)
【分类号】：O413;TN918.4

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本文编号：2537310