新型量子密钥分配的理论与实验研究

发布时间：2017-10-07 21:08

  本文关键词：新型量子密钥分配的理论与实验研究

  更多相关文章： 量子密钥分配 诱骗态 BB84分配协议 不依赖于测量装置

【摘要】：信息安全问题已经受到了世界各国的重视,2013年的“棱镜门事件”更是把信息安全问题推到了风口浪尖。信息安全问题归根结底是由于经典通信技术的安全性是建立在计算的复杂度上的,一旦功能强大的量子计算机研制成功后,原先经典系统中的安全密钥系统将变得不堪一击。为此物理学家们提出了一种新的通信技术:量子通信技术,来解决这个难题。量子通信技术是建立在量子物理定律之上,其安全性已经被科学家们严格证明,可以说是绝对的安全通信技术。这一理论一经提出便得到了广泛的关注。本文首先介绍了量子通信技术的组成及其优点,然后叙述了量子通信技术在理论和实验上的研究现状,并且阐述了量子保密通信中的通信协议和攻击手段。在介绍完这些基本知识之后,本文重点研究了量子密钥分配,并提出了四种新的量子密钥分配方案:(1)基于弱相干态光源的两强度BB84量子密钥分配方案(2)基于弱相干态光源的两强度不依赖于测量装置的量子密钥分配方案(3)基于指示单光子源的不依赖于测量装置的量子密钥分配方案(4)基于标记配对相干态光源的不依赖于测量装置的量子密钥分配在论述四种新的量子密钥方案的时候,作者主要从以下几个方面着手:一方面设计了量子密钥分配方案的实验原理图;另一方面也给出了方案的最终成码率的理论推导过程和相应的数值仿真图;最后通过比较论证的方法说明每种量子密钥分配方案对最终的密钥成码率和最终的安全传输距离所带来的贡献。
【关键词】：量子密钥分配 诱骗态 BB84分配协议 不依赖于测量装置
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918.4
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 量子通信技术8-13
• 1.1.1 研究背景8
• 1.1.2 量子通信技术的类型及其优点8-11
• 1.1.3 量子密钥分配的物理理论基础11-13
• 1.2 量子通信技术的研究现状13-16
• 1.2.1 量子通信技术的理论研究13-14
• 1.2.2 量子通信技术的实验研究14-16
• 1.3 课题提出与研究意义16
• 1.4 本文研究内容及文章布局16-18
• 第二章 量子密钥分配的介绍18-35
• 2.1 量子密钥分配的主流协议18-24
• 2.1.1 BB84协议18-21
• 2.1.2 B92协议21-22
• 2.1.3 E91协议22-24
• 2.2 量子密钥分配中常见的攻击手段24-25
• 2.2.1 针对非理想光源的光子数分离攻击24
• 2.2.2 针对单光子探测器的攻击24-25
• 2.3 量子密钥分配中防止窃听攻击的方法25-34
• 2.3.1 基于诱骗态的量子分配协议25-28
• 2.3.2 基于不依赖于测量装置的量子密钥分配方案28-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 基于弱相干光源的两强度量子密钥分配35-52
• 3.1 被动探测标记装置与弱相干态光源35-36
• 3.1.1 被动探测标记装置35-36
• 3.1.2 弱相干态光源的光子数分布36
• 3.2 使用两强度诱骗态的BB84方案36-42
• 3.2.1 方案的实验原理装置图37-39
• 3.2.2 最终成码率的理论推导39-41
• 3.2.3 考虑统计起伏时的安全密钥理论推导41-42
• 3.3 使用两强度诱骗态的BB84方案的仿真结果与分析42-44
• 3.3.1 未考虑统计起伏的数值仿真图与结果分析42-44
• 3.3.2 考虑统计起伏的仿真图与分析44
• 3.4 使用两强度诱骗态的不依赖于测量装置的量子密钥分配方案44-51
• 3.4.1 方案的实验原理装置图45-47
• 3.4.2 最终成码率的理论推导47-49
• 3.4.3 方案的性能与结果分析49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 基于指示单光子源的不依赖于测量装置的量子密钥分配52-61
• 4.1 指示单光子源HSPS及其光子数分布52-53
• 4.2 方案的原理装置图与理论推导53-57
• 4.2.1 方案的实验原理图53-54
• 4.2.2 最终成码率的理论推导54-57
• 4.3 方案的数值仿真与结果分析57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 基于标记配对相干态光源的不依赖于测量装置的量子密钥分配61-73
• 5.1 HPCS的光子数分布61-63
• 5.2 方案的实验原理图与理论推导63-66
• 5.2.1 方案的实验原理图63-64
• 5.2.2 最终成码率的理论推导64-66
• 5.3 方案的数值仿真与结果分析66-69
• 5.3.1 方案的数值仿真条件与仿真结果66-68
• 5.3.2 方案的结果分析与评价68-69
• 5.4 方案的统计起伏分析69-72
• 5.4.1 考虑统计起伏的最终成码率的理论推导69-70
• 5.4.2 考虑统计起伏时的数值仿真与结果分析70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 参考文献75-78
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文78-79
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目79-80
• 致谢80

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