四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议

量子密钥分发(QKD)具有信息论上的无条件安全性,而相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)是双场量子密钥分发协议(TF-QKD)的一个变体,其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态,提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议,即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式,并通过数值仿真分析了该协议的性能,证明了该协议的有效性。     

基于波分复用技术的测量设备无关量子密钥分发

基于诱骗态MDI-QKD协议,提出了一种使用波分复用技术(WDM)的MDI-QKD协议.通信双方Alice和Bob同时发送不同波长的多路信号,通过光复用器将多路信号合并,由单根光纤进行长距离传输.第三方Charlie通过光解复用器将多路合成信号分开,分别对每一路进行贝尔态测量.理论分析结果表明协议的密钥生成率与传输距离、复用路数及平均光子数目有关;数值仿真结果表明在不增加系统传输设备的前提下,该协议极大提高了系统的密钥生成率.当传输距离为150 km,单路的密钥生成率为0.17 Mbps,20路、40路复用的密钥生成率分别可达3.34 Mbps、6.68 Mbps.     

基于W态的量子确定性密钥分发方案

提出了一种基于W态的量子确定性密钥分发方案,方案采用在量子信道中传输更加稳定的W态作为承载信息的粒子,利用量子相干特性以及一串公开的信息序列S作为密钥分发的关键,在兼顾传输粒子稳定性的前提下能够达到54.54%的密钥分发效率,与使用GHZ态相比,在效率相差无几的情况下保证粒子在传输过程中具有更强的鲁棒性。安全分析表明,此方案能经受窃听者采取的截获——转发（重发）攻击和纠缠攻击两种攻击方式,确保通信安全可靠。同时,该方案在执行过程中不涉及任何幺正操作,简单便捷。     

双路连续变量量子密钥分发协议的有限码长效应分析

研究双路连续变量量子密钥分发协议安全码率在有限码长效应下的影响。使用中心极限定理和最大似然估计原理进行参数估计,重新计算符合实际情况的安全码率。选择适合的密钥长度和调制方差,使得协议最优化。模拟仿真合适参数使其安全性能接近无限码长条件的安全性能,发现有限码长效应将使双路连续变量量子密钥分发协议安全性能下降。     

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。     

基于离散调制的三态连续变量量子密钥分发协议的安全性分析

目前,基于离散调制的连续变量量子密钥分发(Continuous-Variable Quantum Key Distribution,CV-QKD)协议受到越来越多的关注.提出了一种基于后选择的三态CV-QKD协议,在集体攻击和反向协调的条件下推导了三态CV-QKD协议的安全码率公式,并与四态CV-QKD协议进行了性能比...     

基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发方案

为了提高确定性密钥分发效率,提出了基于GHZ态纠缠交换的量子确定性密钥分发(Quantum deterministic key distribution,QDKD)方案,方案充分利用量子力学纠缠交换的原理,通信双方通过共享一对GHZ粒子态,在纠缠、测量操作后接收者Bob可根据发送者Alice发送的经典信息推断出确定密钥,该协议与其他基于GHZ纠缠态的QDKD方案不同之处在于,使用的两个GHZ粒子态制备操作且粒子分发操作由Bob完成,安全分析表明窃听者的窃听行为会被及时发现。所提出的方案是高效的,除去用于窃听检测的粒子,所剩的粒子全部用于信息传输,能够达到60%的密钥分发效率,且方案可操作性强.     

量子密钥分发网方案的改进设计

量子密码术要走向实用化,必须实现多用户间的量子密钥分配.首先介绍了基于EPR对的E91量子密钥分发方案.利用该协议,我们在现有量子密钥分发网方案的基础上提出了一种实现多用户网络下任意多个用户之间的密钥分发方案,并融合波分复用技术对级联式环型量子密钥分发网方案进行了改进.     

量子密钥分发系统中高精度同步方案设计

针对光纤量子密钥分发(QKD)系统中信号同步的关键问题,提出了一种光同步方案。发送方通过现场可编程门阵列（FPGA）产生一定特征的同步脉冲序列驱动同步激光器,产生的同步光和信号光耦合到一根光纤传给接收方。接收方经过高速甄别后使用高频时钟来“采样”接收到的同步脉冲序列,使得双方达到严格同步;同时经过高精度延时调整后提供给单光子探测器作为门控信号,最大限度地去除暗计数。该方案具有高精度,低成本,容错性好的特点,已经成功应用于城域量子通信网络。     

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.     

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.     

大气传播特性对量子密钥分发性能的影响研究

根据电磁波传播与散射理论,考虑衰减和去极化效应等因素,建立了地空极化编码单光子源的传播模型,研究了空气衰减和天顶角与密钥生成速率间的关系,并建立了交叉极化分辨率和系统误码间的关系式;分析并仿真了大气环境对量子密钥分发的影响;结果表明:大气衰减对量子密钥分发系统每秒密钥生成数的影响较大;降雨条件下引起的去极化效应则会造成量子误码率增加.     

基于经典计算机的量子加密算法仿真

量子密钥分配协议是近几年研究信息安全的一大热点，它的具体实现方法也备受关注．给出了在经典计算机上表示量子态的制备和测量方法，并编制相应的程序，实现了多种量子密钥分配协议仿真．将获得的结果与理论分析结果相比较，两者的一致性表明在现有计算机上仿真量子密钥分配协议是完全可行的，这为量子加密、乃至量子信息处理的研究提供了一种新的手段。     

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。     

量子密钥分配网络分析

量子密钥分配(QKD)网络是由网络节点按照一定的拓扑结构连接而成的.目前出现的QKD网络可根据其节点功能性分为3类:光学节点QKD网络、信任节点QKD网络以及量子节点QKD网络.文章论述了QKD网络的研究进展,对现有的3种网络的结构、性能进行了全面的对比分析.通过对比,提出了一种高效实用的新型QKD网络方案.     

Impact of fiber dispersion on the performance of entanglement-based dispersive optics quantum key distribution

Dispersive optics quantum key distribution (DO-QKD) based on energy-time entangled photon pairs is an important QKD scheme. In DO-QKD, the arrival time of photons is used in key generation and security analysis, which would be greatly affected by fiber dispersion. In this work, we established a theoretical model of the entanglement-based DO-QKD system, considering the protocol, physical processes (such as fiber transmission and single-photon detection), and the analysis of security tests. Based on this theoretical model, we investigate the influence of chromatic dispersion introduced by transmission fibers on the performance of DO-QKD. By analyzing the benefits and costs of dispersion compensation, the system performance under G.652 and G.655 optical fibers are shown, respectively. The results show that dispersion compensation is unnecessary for DO-QKD systems in campus networks and even metro networks. Whereas, it is still required in DO-QKD systems with longer fiber transmission distances.