量子引领通信保密新方向

最近,国内外量子密码系统实验和应用研究取得了很大进展,但是,对于量子密码的技术特点、量子通信能否突破经典通信的距离和速率极限等却存在一些误解。论文重点对量子密钥分发和量子保密通信体制的技术特色和局限性等进行了分析和评论。     

量子保密通信的理想与现实

目前,国内外都在进行量子保密通信技术特别是量子密钥协商(Quantum Key Distribution,QKD)技术的应用研究,并取得了许多重要成果。QKD具有理想的物理安全性,但实际上QKD系统很难达到理想的状态。QKD系统的实际安全性如何测评,自由空间QKD网络是否能够解决信息战环境下的保密通信问题,QKD能否完全解决量子计算环境下的信息安全问题等,对这些与实际应用密切相关的问题进行深入探讨具有十分重要的实际意义。     

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。     

相位漂移对相位编码QKD系统及截获-重发攻击的影响研究

针对相位编码量子密钥分发(QKD)系统中存在的相位漂移和截获-重发攻击,分析了双马赫-曾德尔干涉仪QKD系统,给出了探测器的输入信号模型,计算了系统量子误码率及窃听信息量,并为提高密钥生成率提供了一种可能的方法。研究表明,相位漂移会使系统误码率增加,稳定性降低;相比理想的截获-重发攻击,窃听信息量有所下降,因此密性放大过程对窃听信息的估计值可以相对减小,最终密钥生成率得以提高。在不考虑传输光纤中的相位相对漂移时,误码率随相位漂移角度呈余弦变化,全部截获-重发攻击时的变化周期是无窃听时的一半,变化频率更加剧烈。55%部分窃听时,若合法通信者选择误码阈值为15%,窃听者可获得25.5%的信息量且不被发现。     

量子保密通信技术探讨

量子保密通信作为一项前沿技术得到了广泛的关注,但是,对一些与之息息相关的问题,诸如"量子信道是天然保密的吗?量子通信保密需要使用量子信息加密技术吗?身份认证能够在量子领域得到完全解决吗?"等,目前还没有形成共识。本文重点对量子保密通信的一些显著特点进行了分析和探讨。     

量子密钥分发中偏振补偿算法

在以单模光纤作为量子信道,并采用光子偏振编码方式的量子密钥分发过程中,光纤的双折射效应会导致光子在光纤中传播时其偏振态发生随机变化,使安全密钥的最终成码率大幅度降低.利用两个四分之一波片和一个半波片的组合作为校正器,可以实现对任意偏振态的校正补偿.建立了一种以该类偏振校正器为执行机构的基于随机并行梯度下降控制算法的实时偏振补偿仿真控制模型,讨论了算法的随机扰动幅度、增益系数与收敛速度的关系,分析了算法对于偏振的校准能力.通过实验对算法的性能进行了验证.实验结果表明,经过一定次数的迭代后可将系统的偏振消光比校正到一个比较理想的状态.     

量子保密通信的研究进展

随着量子保密通信技术越来越成熟,也逐渐被大众所熟知,但也存在一些误读.量子保密通信以信息安全为基础,因此具有了较大的优势和良好的应用前景.现在可以预见未来量子保密通信将是通信领域发展最为明显的一个趋势.目前研发人员通常是对量子保密通信的各种协议或制式进行研究,依此保证通信的速率和安全.本文围绕量子保密通信中的各种方案设...     

测量基对BB84协议安全性影响

 该文分析了窃听者采用不同测量基对经典BB84量子密钥分发协议进行测量重发攻击所能获得的信息量以及在接收端造成的比特错误概率,得到合法用户判断是否存在窃听重发攻击的比特错误率上限低于15%,从而为合法通信者间的安全通信和对窃听者的检测提供了新的判定依据。     

一种相位编码、偏振检测的量子密钥分发系统

一种基于迈克耳逊干涉仪的单向量子密钥分发系统,采用法拉第旋转镜和四端口偏振分束器的组合,消除了光纤及光学器件的双折射效应,具有自稳定特性.信息编码在光子的相位上,通过检测光子的偏振进而解码出信息.以中心波长1310 nm的单光子脉冲,在50 km的干线光纤中获得了30 dB的消光比.     

量子密码通信技术研究进展

量子密码通信技术由于在信息传输安全性方面有着独特的优势,得到国内外研究机构的高度重视,近年来取得突破性进展。针对BB84协议,介绍量子密码通信中首先投入应用的量子密钥分发的原理及其安全性。简要介绍量子密码通信技术的研究现状和发展前景。     

非透明攻击方式下的B92协议的信息论研究

在量子密码中应用量子测量信道的概念及信息论理论，并以马尔可夫链串联信道模型计算了量子保密通信的B92协议在非透明攻击方式下敌手和合法接收方能获得的信息量，为合法者的安全通信和对敌手的检测提供了理论依据和标准。     

自由空间量子密码通信中量子密钥比特率研究

通过引入量子信道传输率、单光子捕获概率、检测因子和数据筛选因子,给出了自由空间量子密钥分配中量子密钥比特率的表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路,进行了量子密钥比特率的数值仿真研究.结果表明,在低轨卫星-地面站间进行量子密钥分配是可行的.     

自由空间量子密码术的发展状况

综述了自由空间量子密码术的发展状况。其中包括自由空间量子密码术协议和量子密钥分配过程,以及自由空间量子密码术实验分析。     

融合量子密钥分配的电信运营商密码应用体系

基于量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)的通信网络具备实现“perfect secrecy”(完美保密性)的能力,当前还不能满足大规模应用的需求,在实际应用中需要结合经典密码技术。提出了融合量子密钥分配的电信运营商密码应用体系的功能架构模型,介绍了模型的层次结构、核心的网元和功能模块以及接口关系,给出了应用体系的整体框架,介绍了框架的主要组成部分,描述了应用体系的典型应用场景及其工作流程。     

一种B92协议量子电路设计与仿真

量子安全通信作为量子信息的重要分支之一,是量子力学在通信领域极为重要的应用.着重研究B92量子密钥分配协议的量子电路模型及其后续仿真,基于Qcircuit仿真软件设计出一种全新的B92量子密钥分配协议的量子电路模型,通过引入误码率(BER)和协议可靠率Υsec两个指标,仿真分析了在不同噪声信道模型下B92量子密钥分配协议的有效性和安全性.仿真结果表明,这种全新的电路设计实现了B92密钥分配协议的功能,并具有普遍意义,可运用于构造其他密钥分配协议的量子电路模型.     

具有可证明安全性的量子加密算法

加密算法的安全性是保证信息机密性、完整性和可用性的基础。与经典的加密算法不同，量子加密算法具有完全可证明的安全性。本文介绍量子密钥分配协议模型，并针对存在概率克隆机的理论，证明了基于不可克隆原理的量子密钥分配协议具有足够的安全性。     

量子密码分配过程中的测量基问题

推导了利用单量子通信系统中Alice发送基与Bob接收基方向间有偏差时双方建立的Sifted-key的误码率公式.在对公式进行考查的基础上,我们建议设立一个万有方向来统一通信双方使用的基的方向.     

基于BBM92协议的量子密钥分发系统改进方案

目前量子密钥分发所面临的最主要问题是如何实现高码率、远距离的量子密钥传输。为提高量子保密通信系统量子密钥生成的速率,将双探测器量子密钥分发方案应用于BBM92协议,并分别在理想纠缠光源,和参量下转换纠缠光源两种情况下进行了数值仿真。对系统性能进行对比后得出：在BBM92协议中利用双探测器,量子密钥分发系统的密钥生成率明显高于单探测器系统,而误码率大幅度低于单探测器系统。理想光源情况下传输距离可扩展到300km,参量下转换光源的情况下,传输距离也可达250km。     

量子密码协议的改进

本文研究了量子密钥分发方案。结果表明以前的量子密钥分发方案存在安全漏洞。为保证方案安全性,本文提出了两种改进方案,使量子密钥实现真正上的安全密钥分发。