高维度量子密钥分配的实际安全性分析研究

发布时间：2023-05-11 00:00

　　量子密钥分配(Quantum Key Distribution,QKD)技术能够使得合法的通信双方远距离共享安全密钥,结合“一次一密”密码算法,可以实现理论上无条件安全的保密通信。然而,现有QKD系统的安全密钥率普遍较低,一定程度上限制了QKD技术的应用发展。相比于传统QKD协议,高维度量子密钥分配(High-Dimensional Quantum Key Distribution,HD-QKD)协议利用光子的高维度自由度进行编码,提高了光子编码信息的效率,是提高QKD系统安全密钥率的有效途径之一。目前HD-QKD协议已具备严格的理论安全性证明,受到了学术界的广泛关注和深入研究,但是其实际安全性分析的工作尚不完善,而协议的实际安全性对于HD-QKD的实际应用是至关重要的。因此,本文围绕HD-QKD协议的实际安全性展开研究,分析了实际系统中的不完美性对于HD-QKD协议实际安全性的影响,主要工作如下:1、波长攻击下HD-QKD协议的实际安全性分析。实际的分束器与波长之间可能存在较强的关联,不同的入射光波长具有不同的分束比。本文针对时间—相位HD-QKD方案设计了一种具体的波长攻击实施方案...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 基础知识
    2.1 QKD中的信息论基础
        2.1.1 量子比特和高维度量子比特
        2.1.2 香农熵
        2.1.3 冯诺依曼熵
        2.1.4 Holevo界
    2.2 QKD攻击模型
        2.2.1 个体攻击
        2.2.2 联合攻击
        2.2.3 相干攻击
    2.3 HD-QKD方案
        2.3.1 时间—能量HD-QKD方案
        2.3.2 时间—相位HD-QKD方案
    2.4 本章小结
第三章 波长攻击下HD-QKD协议的实际安全性分析
    3.1 时间—相位HD-QKD方案
    3.2 针对4维时间—相位HD-QKD方案的波长攻击
    3.3 针对任意维度QKD方案的波长攻击
    3.4 本章小结
第四章 非随机性对于HD-QKD协议实际安全性的影响分析
    4.1 HD-QKD协议非随机性模型
    4.2 单光子源无信号衰减时非随机性对HD-QKD协议实际安全性的影响
    4.3 单光子源有信号衰减时非随机性对HD-QKD协议实际安全性的影响
    4.4 实际弱相干态光源下非随机性对HD-QKD协议实际安全性的影响
    4.5 本章小结
第五章 强度调制器的有限消光比对HD-QKD协议实际安全性的影响分析
    5.1 消光比的数学模型刻画
    5.2 安全性分析
        5.2.1 单光子HD-QKD协议的实际安全性
        5.2.2 诱骗态HD-QKD协议的密钥有限长实际安全性
        5.2.3 强度涨落下HD-QKD协议的密钥有限长实际安全性
    5.3 数值模拟
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
作者简历



本文编号：3813754