基于QKD量子密钥扩展的方法研究

目前量子密钥分发所面临的最主要问题是如何实现远距离、高码率量子密钥传输.为提高量子保密通信系统量子密钥生成的速率,提出一种反射和位移相结合的技术对已有的码率较低的量子密钥进行扩展处理,提高量子密钥库的容量.实验结果表明,采用反射技术和位移技术不但能有效地扩展量子密钥随机序列,同时可以保持良好的随机性,是一种扩展量子密钥库的有效方法.     

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.     

单光子探测器及量子密钥分配

量子密钥分配中的一项炎键技术就是在其通信窗口实现单光子探测.单光子探测器的性能决定着量子密钥分配系统的性能.综述了单光子探测器的研究进展,讨论了量子密钥生成速率的安全判据及特点,分析了量子密钥分配的主要实验进展.高性能的单光子探测器的研制,以及量子密钥分配方案的改进,极大地提高了量子密钥分配的速率和距离.     

量子保密通信研究进展与安全性分析

量子保密通信基于量子密钥分配和“一次一密”加密体制,能够提供无条件安全性保证,成为学术界和产业界研究关注的焦点.在介绍量子保密通信协议原理、关键器件和网络架构的基础上,重点分析了实际量子密钥分配系统的安全漏洞、攻击手段和安全性对策以及测量设备无关量子密钥分配技术研究进展,并对量子保密通信技术的安全性挑战、发展方向和应用前景进行了展望.     

一种量子密钥分配方案的研究

利用海森堡测不准原理和量子不可克隆定律的量子密码体制被证明是无条件安全。由于产生和检测单光子比较困难,且基于离散变量的量子密钥分配难以获得高的信息传输速率,本文介绍了利用混沌系统的特性,通过初始密钥使通信双方设置相同的系统参数和初始状态,从而获得密钥量的扩展,并讨论了方案的安全性。     

时隙抽取密钥的量子编码

量子密钥分配是量子密码学最主要的应用之一,时隙抽取密钥的量子编码是一种以光子到达探测器的时间为量子信息量、用探测到光子的时隙来抽取密钥的新的量子密钥分配方式.文章分析了时隙抽取密钥的量子编码系统的原理和特点,介绍了时隙抽取密钥的量子编码的实验方案和关键问题.     

量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输分析

阐述量子信号与经典信号共纤传输的技术难点和解决办法,结合实际经典网络特点,提出了量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输方案,为量子密钥分发系统与经典光通信系统共纤传输技术进一步研究提供参考,从而促进量子密钥网络的发展。     

基于量子保密通信的国产密码服务云平台建设思路

随着网络空间安全环境的日益严峻,密码技术的重要性日益凸显。当前密码技术的应用还存在诸多问题,关键信息基础设施对安全可控密码资源的需求十分迫切。针对量子密码和经典密码的技术优劣性进行了深入分析,提出了量子密码与经典密码的技术融合方向,将量子密钥分发范围从对称密钥扩展至非对称密钥和摘要密钥。同时,充分考虑云计算架构的发展趋势,提出了密码云服务的理念,设计了基于量子保密通信的国产密码服务云平台,通过密码服务云平台实现密钥的集中生成、统一管理、安全分发和标准应用,对于构建以量子保密通信为基础的网络安全新防线具有积极的指导意义。     

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.     

连续变量量子密钥分发发展综述

量子密钥分发基于量子物理基本原理,提供信息论安全性,是迄今发展最为成熟的量子密码技术。其中,连续变量量子密钥分发具有与现有光通信网络兼容性较好的特点,同时具备高重复频率和高密钥速率发展潜力,是当前量子保密通信领域的重要发展方向。综述了连续变量量子密钥分发的基本原理,回顾了连续变量量子密钥分发协议的发展历程,介绍了协议的安全证明现状和主流方案,包括随路本振系统和本地本振系统,以及高斯调制方案和离散调制方案。最后概述了连续变量量子密钥分发的发展现状并展望了其未来发展趋势。     

Secret key rates of free‐space optical continuous‐variable quantum key distribution

In this letter, we derive the maximal achievable secret key rates for continuous‐variable quantum key distribution (CVQKD) over free‐space optical (FSO) quantum channels. We provide a channel decomposition for FSO‐CVQKD quantum channels and study the SNR (signal‐to‐noise ratio) characteristics. The analytical derivations focus particularly on the low‐SNR scenarios. The results are convenient for wireless quantum key distribution and for the quantum Internet.     

Convolutionally coded frequency-hopping communications withnonideal interleaving

The interleaving span of coded frequency-hopped (FH) systems is often constrained to be smaller than the decoder memory length, i.e. nonideal interleaving is performed. An upper bound on the performance of a Viterbi decoder of a convolutional code with nonideal interleaving is presented. A soft decision diversity combining technique is introduced, and the performance of combined convolutional and diversity coding subject to worst-case partial band noise jamming is investigated. Optimization of the FH system performance subject to constraints of allowed delay and synthesizer settling time provides the best combination of interleaving span and hopping rate. The FH system considered employs M-ary frequency-shift key (MFSK) modulation and noncoherent demodulation with 2-b soft decision based on Viterbi's ratio-threshold technique     

量子保密术和保密通信

基于量子物理原理的量子密码术已被证明是保密通信中密钥安全分配的有效手段．本文介绍了量子密码的基本原理，探讨了实现量子密码的几种方案，并研究了各自的密钥分配机制．还讨论了量子密码通信的历史发展和指出现存在的问题以及未来的发展前景。     

基于单粒子的量子公钥加密协议

提出一种基于单粒子的量子公钥加密协议。利用随机序列的映射关系对私钥实施量子操作,生成用于消息加密的量子公钥。根据量子不可克隆和密文不可分辨定理,引入新的量子源作为通信传输的载体,设计了易操作的加密编码和解密规则;采用分块的方法,优化了窃听检测方法,降低了对发送方存储能力的要求;结合一次一密的加密方案,保证了在量子通信信道中传送密钥和消息的安全性。基于纠缠态的量子加密算法和基于单粒子的量子公钥加密方案相比较,所提出的协议易于实现,具有良好的使用价值。分析表明,本协议是安全的。     

Performance analysis of adaptive interleaving for OFDM systems

We proposed a novel interleaving technique for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), namely adaptive interleaving, which can break the bursty channel errors more effectively than traditional block interleaving. The technique rearranges the symbols according to instantaneous channel state information of the OFDM subcarriers so as to reduce or minimize the bit error rate (BER) of each OFDM frame. It is well suited to OFDM systems because the channel state information (CSI) values of the whole frame could be estimated at once when transmitted symbols are framed in the frequency dimension. Extensive simulations show that the proposed scheme can greatly improve the performance of the coded modulation systems utilizing block interleaving. Furthermore, we show that the adaptive interleaving out performs any other static interleaving schemes, even in the fast fading channel (with independent fading between symbols). We derived a semi-analytical bound for the BER of the adaptive interleaving scheme under correlated Rayleigh fading channels. Furthermore, we discussed the transmitter-receiver (interleaving pattern) synchronization problem     

基于ASON的量子通信网络构建和量子交换机设计

在目前量子通信技术的基础上,将自动交换光网络核心思想引入量子通信网络中,提出一个传输面与控制面相分离的三层量子通信网络模型和基于该模型的量子交换机结构,并给出了作为实现量子交换机关键技术的基于纠缠的量子交换方案。研究结果表明,该网络模型对于未来大规模量子通信系统的构建具有十分重要的意义。     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。