一种新的双模态光源诱骗态量子密钥分配方案

提出了一种新的基于双模态光源的被动诱骗态量子密钥分配通用方案.作为双模态之一的标记态,在发端经过分束和检测后获得4类探测结果,据此,将作为信号态的另一模式分成4个非空脉冲集合,从而利用这4类脉冲进行参数估计和密钥提取.同时,基于预报单光子源和标记配对相干态光源对此方案展开了性能分析,讨论了发端探测器不同探测效率对系统性能的影响,并对实际系统进行了统计波动分析.仿真结果表明:方案性能在误码率和安全传输距离(可达198.6 km)方面都优于现有基于不同光源的3强度诱骗态量子密钥分配方案;采用标记配对相干态光源的各方面性能均优于采用预报单光子源;密钥生成率随发端探测效率的增大而增大;考虑统计波动时,标记配对相干态光源的有效性也要优于预报单光子源,且其数据长度为109时,此方案最大安全距离达到164 km;此方案仅需使用单一强度脉冲,在降低调制光源实现难度的同时又提升了系统性能,对QKD系统的工程实现具有一定的参考价值.     

二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案

相位匹配协议是最近被提出的一种能突破密钥容量的量子密钥分发协议,其安全性得到了理论和实践的证明。针对实际应用中光源的非理想性,基于弱相干态光源,提出了一种二诱骗态相位匹配量子密钥分发方案。该方案在简化参量计算式的同时,仅采用2个诱骗态(真空+弱诱骗态)对求解最终密钥生成率的必要参数进行了估计;随后以光纤信道为背景,对该方案在理想及统计波动情况下的性能进行了仿真分析。仿真结果表明:在同等诱骗态数目条件下,二诱骗态相位匹配方案能突破密钥容量的限制,密钥生成效率及最大传输距离均优于BB84协议、测量设备无关协议等;在密钥生成效率及最大传输距离两个性能指标上,理想情况下二诱骗态方案接近已有的三诱骗态方案,但在考虑实际统计波动且数据量小于1014时二诱骗态方案反而更优。     

诱骗态量子密钥分发中不可区分假设的合理性和安全性验证

采用贝叶斯决策来区分单诱骗态量子密钥分发中的信号态和诱骗态。分析结果表明,仍然只能得到信号态和诱骗态拥有相同i光子透射率的结论,从而验证了信号态和诱骗态不可区分这一假设的合理性,也验证了诱骗态方法的安全性。此外,分别对比单信号态和信号态+单诱骗态两种情况下光子数分离攻击前后的安全密钥率,发现前者攻击成功,后者攻击失败,这证明了诱骗态存在的必要性,验证了诱骗态方法确实能够抵抗光子数分离攻击,同时也进一步验证了诱骗态方法的安全性。     

量子密钥诱骗态的经典仿真研究

该文提出了基于相干态的诱骗方案的仿真方法,并分析考察诱骗脉冲与信号脉冲的通过率比值,验证了诱骗方案对克服光子数分裂数攻击的有效性.将该比值作为考察量,仿真了以平均光子数为0,0.2,0.6分别作为真空信号,真实信号和诱骗信号.在信道损失参数为0.2dB/km,探测效率为20％,暗计数为10-5的情况下,安全通信距离可以...     

自由空间量子通信系统研究

提出了一种用于自由空间的量子通信实验系统．该系统由两个子系统组成,分别使用衰减激光作为单光子源和纠缠光子对作为光源,可以分别研究单光子脉冲系统与纠缠光子对系统的大气传输特性,并进行了两种自由空间量子通信方式的性能对比分析．结果表明,低层大气对量子通信的影响较大,单光子脉冲系统的量子密钥传输率较高．     

量子密钥误码系数分析及对密钥分配的影响

分析了基于微弱相干脉冲量子密钥分配的误码系数,结果表明,误码系数并非为一固定常数,而是随着传输距离增加而变化。根据实验数据对误码系数与传输距离之间的关系进行了函数拟合,3个实验小组数据拟合出能够很好地符合同一指数函数形式。利用拟合的误码系数对诱惑态下BB84量子密钥分配方案的平均光子数进行了优化,根据优化结果,利用GYS的实验参数分析了Lo等人提出的诱惑态量子密钥效率表达式,结果表明,误码系数修正后的表达式具有更高的密钥生成效率空间。     

中科大多方量子通信理论研究取得新进展

<正>中国科学技术大学的研究人员结合"诱骗态"和与测量设备无关的量子密钥分发技术,提出了一个可在十万米量级分发后选择多光子纠缠态进行多方量子通信的实用化方案。目前,多方量子通信协议需要通过一种重要的资源——完美关联的多光子纠缠态才能实现。然而,缺乏高亮度多光子纠缠源、难以远     

标记光源的量子密钥分配方案

研究了基于实际系统的量子密钥分配协议.在使用纠缠的基础之上,提出了一种使用光子数可分辨探测器的标记单光子光源的量子密钥分配方案.分析和计算结果表明,该方案不仅可以增加安全通讯的距离,而且可以有效降低对实验技术的要求.     

多用户量子密钥分配方案及协议设计

在纠缠态和纠缠交换的基础上,提出一种多用户量子密钥分发方案及协议．该方案只需n个量子信道就可实现n用户系统两两之间的密钥分发．量子交换中心通过纠缠交换建立量子信道,量子信道一旦建立,系统中任意两个用户即可进行量子密钥分发．还探讨了系统容量问题,结合话务量的概念,给出了量子Bell基测量单元数m与用户数n的关系式．量子交换中心完成纠缠交换后不再介入密钥分发,从而保证了通信的安全性．     

一个基于Bell态的高效量子秘密共享协议

利用量子安全直接通信(QSDC)的思想,提出1个新的基于Bell态的高效量子秘密共享（QSS）方案. 该方案利用量子相干性和1个随机比特串,Alice直接让Bob和Charlie共享其秘密消息,而不是首先与Bob和Charlie建立共享的联合密钥,再用联合密钥传输消息. 1个Bell态可用于共享2?bit的经典信息. 研究表明该方案是安全的.     

概率致盲攻击模型下被动诱骗态量子密钥分发安全性分析

在量子密钥分发(QKD)系统实现的过程中,非理想的器件会使整个系统的安全存在一定隐患,比如攻击者可以针对非理想的单光子探测器发起致盲攻击,通常通过监测电流以发现致盲攻击.针对这一防御策略,人们又提出了概率致盲攻击,在不引起系统电流明显改变的前提下窃取部分密钥信息.诱骗态方案是现在QKD系统中普遍使用的方案,其中被动诱骗...     

基于三粒子W态蜜罐的受控量子安全直接通信协议

三粒子W态作为蜜罐粒子应用于受控量子安全直接通信中,以提高窃听检测率和防止double-CNOT攻击。三粒子W态的每个粒子被随机插入到发送序列中探测窃听,每量子位的窃听探测率达到64%。随机插入的蜜罐粒子可以防止接收者在未经控制者同意获取发送者编码前GHZ态粒子1和粒子2的正确关系,即没有控制者同意接受者无法得到任何秘密信息。在安全性分析中,通过引入熵理论得出了每量子位所能包含的最大信息量,对两种蜜罐策略进行了量化比较。如果窃听者试图窃听秘密信息,用扩展的三粒子GHZ态作为诱惑粒子可以得到每量子位58%的窃听探测率,而用三粒子W态作为诱饵可以得到每量子位64%的窃听探测率。     

应用超纠缠态的量子信息分离

应用超纠缠态进行量子信息分离,其方案与传统的量子信息分离方案原理一致．发送者Alice将信息发送给Bob和Charlie共享,其中任何1个人都不能独立获取信息,必须依靠双方合作才能得到,因此能克服因为某人不忠诚或者窃听而带来的破坏和损失．本方案的优点在于要传送的虽然是单光子携带的信息,但包含极化自由度和空间模自由度,比传统方案的单光子信息量大,可节约资源,提高长距离量子通信能力．     

基于W态的量子密钥分配和秘密共享

介绍了W态的特点,证明量子密钥分配和秘密共享方案所基于的W态只能为系数全部相同的对称形式,提出了一种基于W态的量子密钥分发方案。接收方随机非对称地使用消息模式和控制模式来保证该量子密钥分发协议的安全。继而分析该协议的安全性。提出了一种基于W态的量子秘密共享方案,分析了该协议的安全性。与以往采用GHZ最大纠缠态的量子密钥分配和秘密共享方案相比,基于W态的方案效率不高,本文的目的是为了证明可以采用不同于GHZ态之外的其它态用于量子密钥分配和秘密共享。     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

简单的非正交诱惑态量子密钥分配方案

基于预报单光子光源,提出了一种实现简单的非正交一诱惑态方案.由于非正交编码协议需要估计参量的项数是BB 84协议的两倍,所以无法完全采用被动诱惑态方案来降低实现的难度.并考虑到实际应用中,激光器不能做到完全消光而无法制备真正的真空态.因此,将主动诱惑态思想和被动诱惑态思想相结合,把所需诱惑态减少为一个弱光强态.数值仿真...     

介观约瑟夫森结的量子统计特性

研究一个描述介观约瑟夫森结与量子辐射场相互作用系统的等效玻色子哈密顿量.研究表明,当外场初始为相干态场,而介观约瑟夫森结处于真空态时,随着时间的演化,耦合系统的状态将演化成为压缩态.并给出了这个耦合系统量子涨落的详细分析.