光放大器对空间量子通信系统性能的改进

为提升自由空间量子通信系统性能,以相敏放大器(PSA)和相位非敏感放大器(PIA)原理为基础,研究了在量子通信系统接收端分别加入PSA、PIA后的高斯调制连续变量量子密钥分发(CVQKD)模型,推导了相应的安全密钥率公式.当信号波长分别为810 nm、1550 nm和3800 nm时,仿真分析了系统受到集体攻击和个体攻...     

中国远距离量子通信研究取得重大突破

近日,中国科学家采用诱骗信号方法在国际上率先实现了以弱激光为光源、绝对安全距离大干100公里的量子密钥分发。这是中国科学家继五光子纠缠态制备与操纵、自由空间量子纠缠分发以及复合体系量子态隐形传输等重要研究成果后,在量子通信实验领域取得的又一国际领先的研究成果。这项远距离通信上的突破是由清华大学、中国科技大学等机构组成的联合研究团队获得的。     

基于EPR纠缠对的量子保密通信技术探讨

本文详细分析了量子密码系统与经典密码系统的区别,以及量子保密通信的发展历程和研究的必要性,并对3个基本量子密钥分发协议进行了描述;重点对EPR协议进行了分析和推导,介绍了相关的量子理论基础,研究了量子保密通信中的量子密钥分发的具体实现过程和量子身份认证的必要性,提出这两部分是量子保密通信系统的必要组成部分,并对量子保密通信技术现状和研究方向进行了探讨,为量子保密通信系统的设计提供参考.     

面向城域接入的连续变量量子密钥分发技术

相干态连续变量量子密钥分发技术是量子保密通信的重要手段,其通过制备、传输和测量高斯调制或离散调制的相干态来实现具有理论无条件安全性的密钥提取,具有与经典光通信产业兼容性高、中短传输距离下安全码率高、可支持点对多点密钥分发等优势,适合在城域和接入网中大规模部署。调研综述了连续变量量子密钥分发技术的协议、安全性理论、系统化与网络化发展现状,针对城域网和接入网应用场景下的连续变量量子密钥分发关键技术进行了梳理,并对连续变量量子密钥分发技术未来发展趋势进行了展望。     

差分相移量子密钥分发研究进展

量子密钥分发被认为是实现保密通信的理想方法。本文综述了差分相移量子密钥分发的研究进展。重点介绍差分相移量子密钥分发协议的原理和针对在不同攻击策略下的安全性讨论。概述量子密钥分发当前应用情况,最后对量子密钥分发技术的前景进行了展望。     

基于信任中心的量子密钥分发增强方法

阐述了量子保密通信原理,论述了现阶段基于中继站的量子密钥分发方法的安全性,提出了基于信任中心的量子密钥分发的增强型方法,进一步提升了量子密钥分发网络的安全性。     

飞行中继平台的MDI-QKD应用性能

量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）技术的应用领域不断拓宽,其良好的安全保密性能可以有效应对通信安全威胁,在航空通信领域,基于航空飞行平台应用量子密钥分发技术有望大幅提升航空通信系统安全性级别,为局部地区保密通信提供可靠保障,进一步提高区域安全通信保障能力。针对非对称传输效率测量设备无关量子密钥分发（Measurement Device Independent QKD, MDI-QKD）协议在机载条件下的应用问题,在以飞行平台作为测量节点的测量设备无关量子密钥分发技术应用场景下,应用诱骗态协议建立了仿真分析模型,分析了气象条件、飞行高度对系统仿真性能的影响。仿真实验结果表明,在15 km能见度的晴朗天气下,在无人机常用高度飞行的空中移动平台应用诱骗态测量设备无关量子密钥分发协议可以提供作战通信保障,在较远距离通信中存在通信盲区和飞行平台运动限制。同时证明了优化选择信号光源光脉冲强度方案可以有效提高通信能力。实验及分析为量子密钥分发技术在飞行平台上的后续研究和实际应用提供了理论分析基础和优化方法。     

量子密钥分发系统的现实无条件安全性

量子密钥分发系统由于能够提供一种物理上安全的密钥分发方式,因此成为量子信息领域的研究热点,其中如何在现实条件下保证量子密钥分发的无条件安全性是该领域的一个重要研究课题。本文从经典保密通信系统中具有完善保密性的一次一密体制出发,介绍了量子密钥分发系统的应用模型和整体保密通信系统的安全性基础,以及自量子密钥分发协议被提出以来量子密钥传输现实无条件安全性的研究进展,重点介绍了针对现实条件安全漏洞的各种类型的量子黑客攻击方案、防御方式,以及最近两年被广泛重视的与测量设备无关的量子密钥分发系统的理论和实验进展。     

通信保密技术的革命——量子保密通信技术综述

量子保密通信技术由于其具有严格意义上的安全性,得到各国政府及相关研究机构的广泛关注,并在近年来取得突破性进展。简述了量子力学基本原理、量子密钥分发的经典理论方案及具体实现技术;总结了国内外量子密钥分发技术发展的现状和水平;分析了量子保密通信存在的问题并展望了未来的发展趋势。     

量子明文直传通信

量子明文直传通信方案是建立在量子力学基础上的一种新型量子通信方案.它可以确定性地直接传输明文,与需要事先分发量子密钥才能通信的量子密钥分发协议相比,更接近传统通信方式,因此成为近年来量子通信研究的热点问题.综述了目前量子明文直传通信的发展情况和最新成果,介绍了基于各种量子原理的典型量子直接通信方案,并对各方案进行分析比较,接着简要介绍了量子明文直传通信的实验研究情况,最后对将来的研究方向进行了总结和展望.     

量子保密通信网络架构及移动化应用方案

作为新一次量子革命中率先实用化的代表性技术,量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）为信息安全领域带来了有望实现长期安全性保障的可行方案,近年来从协议设计、技术研发、网络部署到实际应用都取得了长足的进步。首先探讨了将点对点QKD技术扩展到多用户量子保密通信网络的架构设计;进一步,结合经典密码学方案,提出将QKD生成的量子密钥在移动终端侧应用的增强解决方案,使得QKD技术可应用于更广泛的移动化场景。     

量子密码系统中常用量子信号的产生方法

量子密钥分配是量子密码学最成功的应用.如何产生高效的量子信号,是量子密钥分配系统安全运行的关键.文中简要介绍了量子信号的概念,给出了几种产生量子信号的常用方法,并简要分析了这些信号应用于量子密钥分配的可行性.     

相位编码量子密钥分发系统的电子学设计

相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和设计实现.本文设计的控制电子学和必要光学器件组成的QKD系统可以作为量子密钥分发网络中独立...     

基于FPGA的SER/DES在量子密码通讯中的应用

在远距离量子密钥分发(QKD)系统中,使用基于场可编程门阵列(FPGA,field programmable gatearray)的串行器/解串器(SER/DES,serializer/deserializer)技术完成了500 Mbit/s的量子传输速率,利用低频(2 MHz)的同步信号完成对发射方和接收方的同步。根据QKD实验的需要,完成了信号甄别、伪随机数产生器、时间同步和数据编码等功能,成功搭建了基于诱骗态的远距离QKD系统。     

点到多点量子密钥分配扩展研究

对两种点到多点量子密钥分配系统的密钥生成效率和传输距离进行了分析,讨论了系统的参数选取对它们的影响.分析了诱惑态技术对这两种多用户系统的传输距离及密钥生成效率的影响,数据表明,结合诱惑态技术,可以将密钥传输距离扩展为原来的2倍,以及将量子密钥分发效率提高1个数量级.对点到多点系统进行了功能扩展研究,提出了可实现任意两用户间密钥共享的协议.该协议无需其它的硬件要求,易于实现.     

Overview of quantum key distribution metropolitan optical networking technology

Quantum key distribution is a basic implementation technology of quantum communication,which provides a secure key distribution method.With the maturity and development of point-to-point quantum key distribution technology,multi-point to multi-point quantum key distribution networking has become a trend of development in the future.How to construct a multi-point to multi-point quantum key distribution network is currently urgent problem.The architecture of QKD-MON was proposed,the key problems and corresponding strategies in QKD-MON were discussed,the applications of QKD-MON in various scenes were studied,and finally the future development direction and challenges were discussed.The QKD network architecture proposed can efficiently implement QKD between multiple points and provide key resources for the customer flexibly.     

基于USB的量子密钥分发系统中高速数据通道的设计

提出了一种量子密钥分发(QKD,quantum key distribution)系统中高速数据通道的设计方案—基于通用串行总线(USB,universal serial bus)的数据通道。通过对QKD系统中经典信道数据带宽的分析,设计了USB数据通道方案,并通过USB的速度的测试给出合适的USB参数。实验表明,此数据通道可以适应光子发射频率为20 MHz的QKD系统,且在带宽方面有很大的余量,可以适应后续QKD系统速度提升的需求。     

A simple control system of quantum key distribution with high visibility

A relatively simple plug-and-play control system of quantum key distribution(QKD) based on PCI7300 card is demonstrated,including mechanism design,key generation and key acquisition.The system works very well at the repetition frequency of 1 MHz,and the key generation rate is 100 k/s.A visibility of better than 95% over 50 km-long fiber at 1.31 μm is obtained,which is stable under ordinary lab conditions for 24 h without any feedback control or adjustment.The presented system is a quite promising candidate to realize the QKD in the future.     

用国产光纤器件为量子密钥传送建立网络

量子密钥传产达可以从根本上解决密钥传送,分配过程中的安全问题,其安全发现上物理学的基本原理来保证。光纤信道是目前除了自由空间艰外唯一能够实用的量子信道。本文提出了一个用通用国产光纤通信器件建立量子密钥收发单元的实用方案,并用此收发单元建立了点对点的光纤量子信道和一对多的光纤量子密钥网络。实测此收发单元完全达到设计要求。     

路径攻击对量子密钥分发网络安全性的影响

对基于微弱相干脉冲的量子密钥分发网络的安全性进行了分析.在该量子密钥分发网络中,由于光学节点的插入损耗及用户之间量子信道损耗的影响,窃听者可以实施路径攻击来获取量子信息.这种路径攻击不会改变脉冲中的光子数分布及系统的密钥生成速率,且这种窃听行为可以利用量子信道的损耗进行隐藏.数据分析显示,即使诱惑态技术也无法防范路径攻击对密钥分发网络安全的威胁,而且随着平均光子数的增加,这种威胁越强.因此,在对量子密钥分发网络系统参数进行选择时,必须考虑路径攻击的影响.