量子密钥分配的安全性分析

量子密钥分配特别适合光通信环境,而且可以实现无条件安全性.但由于现有技术水平的限制,实际量子密钥分配的安全性受到挑战.分析了目前量子密钥分配安全性面,临的最大威胁-光子数分离攻击,介绍了两种可以抵制光子数分离攻击的方法:硬件措施-诱惑态方案和软件措施-非中交编码方案,并重点分析了两种方法的原理和特点.     

诱惑态下相位差分量子密钥分发效率分析

讨论基于微弱相干脉冲的相位差分量子密钥分发系统,综合分析系统的安全性问题,给出了密钥生成效率表达式.分析诱惑态对相位差分量子密钥分发系统安全性的影响,并给出了结合诱惑态后的密钥生成效率表达式.结果表明,结合诱惑态的相位差分量子密钥分发过程不再受到分光子攻击和序列攻击的威胁,其密钥分发效率与Hoi-Kwong等人提出的诱惑态的表述结果一致.实验数据显示,结合诱惑态后的相位差分系统,其安全传输距离得到了进一步提高,量子密钥分发效率提高了约1个数量级.     

基于光子轨道角动量的六态密钥分配方案

本文中,我们提出了一种六态形式的量子密钥分配方案,它利用二维希尔伯特空间中光子的轨道角动量态进行信息编码。与以往的基于光子轨道角动量的密钥分配方案不同,该协议中,我们选取了三组相互无偏基,因此该协议具有很高的安全性,该方案的整个密钥分配过程也在文中进行了说明,利用LabvieW软件进行了仿真,并与BB84协议进行了比较。     

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。     

一种基于量子纠错编码的量子密钥分配协议

量子加密从物理机制上保证了密钥分配的绝对安全,然而由于量子密钥分配过程中量子信道存在噪声,使得传输效率不高的量子密钥分配效率进一步降低。量子低密度奇偶校验(量子LDPC)码由于在码长和码率的选择方面具有巨大的灵活性,且信赖于稀疏图,已成为目前量子纠错编码的研究热点。该文借鉴经典纠错编码能够提高传输可靠性的特性,针对BB84协议,设计一种基于量子LDPC码的BB84协议。通过数值仿真,分析量子LDPC码对BB84协议的密钥传输效率的影响。结果表明基于量子纠错码的BB84协议的密钥传输效率得到提高,验证了在含噪量子信道中基于量子LDPC码的量子密钥分配协议的有效性。     

磁光效应对BB84协议的影响分析

BB84协议采用四种极化态来进行密钥分发,但在传输的过程中极化态受磁光效应的影响将会发生一定角度的偏转,这将对密钥分发产生非常不利的影响,因此为了顺利得进行量子密钥分发,必须要维持极化态.首先简要介绍了BB84模型以及模型中使用的四种极化态,然后分析了极化态偏转后对量子密钥分发的影响,同时用Matlab进行了仿真,结果表明严重情况下磁光效应将会使通信双方持有的原始密钥不一致.最后给出了一种可行的解决方案.     

基于挑战-应答机制的量子密钥分发协议

基于BB84协议,利用挑战-应答机制,提出了一种量子密钥分发协议。发送方Alice和接收方Bob通过安全信道共享三个不同的Hash函数( , 和 ),以及随机比特串 。在每次密钥分发时,Alice产生随机比特串 （挑战信息）和 （密钥）,结合 和 ,基于BB84协议产生光子串 ;Alice将 和 发送给Bob,Bob接收到对应的 和光子串 ;Bob利用 ,结合 和 ,基于BB84协议对光子串 进行测量得到 。理想情况下共享密钥 。另外,Bob利用 , , 及 产生应答序列 ;Alice和Bob利用各自拥有的序列及 分别产生序列 和 ,并对各自的 做更新。在密钥分发过程中光子的利用率为百分百,该协议既有BB84协议类似的安全性,又有单向身份认证功能。     

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.     

基于W态的网络中任意两个用户间量子密钥分配方案

针对实现网络中任意两个用户间密钥分配的问题,该文将W态变换为系数全部相同的对称形式,提出一种利用W态实现网络量子密钥分配的方案,即可信赖中心(CA)与网络中要求通信的任意两个用户分别拥有W态的3个粒子,CA对手中的粒子进行测量并公开测量结果,两个用户按照CA的不同测量结果采取相应的措施以生成密钥。继而,分别对存在窃听者(Eve)的情况以及CA不可信的情况进行安全性分析。结果表明,该方案能够有效抵御攻击,且可以实现平均消耗3个W态得到两比特密钥的理论效率。     

应用诱骗态的光子轨道角动量测量设备无关量子密钥分发协议的研究

轨道角动量作为量子信息的一种载体,可应用于测量设备无关量子密钥分发协议中,来消除发送端和接收端间的基校准。诱骗态技术可以消除量子密钥分发协议采用弱相干光源时易被分裂攻击的缺陷。本文将轨道角动量态、测量设备无关方案和诱骗态方案相结合,设计一种基于高效轨道角动量分离方法的诱骗态光子轨道角动量测量设备无关量子密钥分发协议方案,避免了极化方案中对极化基的依赖性缺陷,提高了密钥速率,本文给出了该方案密钥速率的理论推导,并分别对采用无限个诱骗态和两个诱骗态时该方案密钥速率进行了仿真。研究结果表明,在相同条件下,基于轨道角动量的MDI QKD协议方案比极化方案密钥速率更高。      

A universal quantum key distribution method

Combining heralded pair coherent state(HPCS) with passive decoy-state idea,a new method is presented for quantum key distribution(QKD).The weak coherent source(WCS) and heralded single photon source(HSPS) are the most common photon sources for state-of-the-art QKD.However,there is a prominent crossover between the maximum secure distance and the secure key generation rate if these two sources are applied in a practical decoy-state QKD.The method in this paper does not prepare decoy states actively.Therefore,it uses the same experimental setup as the conventional protocol,and there is no need for a hardware change,so its implementation is very easy.Furthermore,the method can obtain a longer secure transmission distance,and its key generation rate is higher than that of the passive decoy-state method with WCS or HSPS in the whole secure transmission distance.Thus,the limitation of the mentioned photo sources for QKD is broken through.So the method is universal in performance and implementation.     

诱骗态量子密钥分发系统的安全分析

目前诱骗态量子密钥分发系统被许多实验系统所采用,并且一些文献声称诱骗态具有理想的安全特性。诱骗态在抵抗量子数分离攻击方面有一定的优势,但是,它并不能完全解决量子密钥分发系统的安全问题,并且目前被广泛采用的改进的诱骗态方案在窃听检测环节存在明显的缺陷,不可能是一个具有理想安全特性的解决方案。文中对诱骗态量子密钥分发系统的安全性漏洞与缺陷进行了分析和评论。     

基于态关联性不完美的诱骗态量子密钥分配

 本文提出了态关联性不完美条件下诱骗态量子密钥分配(QKD)的安全性理论分析模型.借助于QKD的保密放大分析方法,采用实际QKD系统广泛使用的诱骗态编码方案,使相位误码的估计更加准确,进而给出了态关联性不完美条件下诱骗态QKD的最终安全密钥生成率的表达式,刻画了密钥生成率与态关联性不完美、探测器性能和密钥传输距离之间的关系.数值模拟表明,诱骗态QKD的最终安全密钥生成率对态关联性不完美的容忍程度,随着密钥传输距离的增大而逐渐减小,随着探测器探测性能的提升而逐渐增大,因而验证了所给表达式的正确性.     

基于压缩光源的无需监控信号干扰的量子密钥分发

量子密钥分发可以为通信双方提供无条件安全的密钥。提出使用压缩光源的无需监控信号干扰的量子密钥分发协议。该协议通过在接收端对量子信号进行循环移位并测量任意2个量子信号的相位差来实现量子密钥分发,不仅可以产生安全密钥,而且不需要监控信号干扰,降低实现的复杂度。此外,仅使用2种强度的诱骗态去估计安全密钥生成率。实验结果表明:所提出的协议可以极大地提高安全密钥率,并增大传输距离。此外,仅使用2种强度的诱骗态也可以获得接近使用无穷个诱骗态的结果。     

基于不同光源下的诱骗态双向QKD协议研究

在量子密钥分配系统的光源特征研究中,通过实验分析了标记单光子源(HSPS)对基于诱骗态双向QKD协议系统安全性的影响。首先,基于诱骗态方法和双向QKD协议,给出使用HSPS的诱骗态双向QKD协议中单光子、双光子的计数率下限和误码率上限的计算公式;其次,计算出相应的安全密钥率公式;最后通过数值模拟,比较了不同光源下的诱骗态双向QKD协议的安全密钥率和安全传输距离,模拟结果表明HSPS光源相比WCP光源在安全密钥率和传输距离方面具有明显优势。     

抗ARM定向诱偏系统设计与分析

反辐射导弹是现代战场上雷达的主要克星,而有源诱偏系统对抗反辐射导弹攻击是一种相对方便和有效的方法.文中从反辐射导弹导引头和诱饵的工作机理出发,基于开环仿真建立了诱饵的工作模型;然后,采用动态仿真的方法得出了不同模式和不同参数条件下诱饵与ARM的对抗结果;最后,给出了评估结论.该分析结果同时为工程上实现诱偏系统的设计和部署提供了理论基础.     

舷外有源诱饵干扰作战使用研究

现代电子战争中,舷外有源诱饵干扰是对抗弹载雷达的有效手段之一。首先介绍了舷外有源诱饵的干扰原理,为了证明舷外有源诱饵的有效性,采用主/被动复合制导的反舰导弹进行对抗实验。实验中为了仿真反舰导弹从搜寻目标到跟踪、击中目标这一全过程,建立了作战环境模型和弹载雷达信号处理模型,将仿真结果输入仿真评估模型对反舰导弹在整个对抗过程中的性能进行评估。评估结果表明,在弹载雷达采用主/被动复合制导的情况下,舷外有源诱饵依然能很好地对反舰导弹导引头进行欺骗。     

SARG04 decoy-state quantum key distribution based on an unstable source

A three-state protocol for the SARG04 decoy-state quantum key distribution(QKD)based on an unstable source is presented. The lower bound to the secure key generation rate is derived without using the basic hypothesis of the original decoy-state idea.The three-state SARG04 decoy-state protocol with an unstable parametric down-conversion source is considered in the simulation.The simulation results show that the protocol in this paper with an unstable source gives a key generation rate that is close to that with a stable source,and only slight advantage appears by using a stable source when the transmission distance is long.So the SARG04 decoy-state protocol with an unstable source still can obtain the unconditional security with a slightly shortened final key.