一种可提高安全通信距离的诱骗态量子密钥分发方案

为提高量子通信安全通信距离,提出一种将修正的相干光(MCS)用于诱骗态量子密钥分发的方案．通过削除弱相干光源中的两光子脉冲,降低多光子脉冲的影响,从而提高安全通信距离．理论分析得到了采用MCS后的单光子计数率和误码率的数学表达式．仿真结果表明,在相同的密钥产生率下,此方案将量子通信的安全通信距离提高约10％,接近完美诱骗态方案的安全通信距离．     

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。     

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...     

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。     

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...     

针对诱骗态量子密钥分发时移攻击中信道替换问题的研究

时移攻击基于探测器效率不匹配,会引起探测端计数率和成码率下降。为了补偿计数率和成码率,窃听者通常采取使用无损信道替换已有信道的方法。研究针对诱骗态量子密钥分发时移攻击中如何替换信道的问题,分析了实际诱骗态量子密钥分发系统受到时移攻击后的计数率、误码率和成码率,并给出了相应的计算方法。最后,在保证Eve不被发现的前提下,进行了数值模拟,给出了通信距离与需要替换成无损信道比例之间的关系,为实际条件下时移攻击信道替换问题提供了定量的参考。     

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。     

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．     

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.     

相位匹配量子密钥分发协议统计波动分析

相位匹配协议是双场量子密钥分发协议的一种，能突破密钥容量限制且安全性得到了理论和实践的证明。针对实际应用中数据有限长效应产生的不良影响，系统地分析了相位匹配协议统计波动性能；利用高斯分析和切诺夫-霍夫丁界等统计波动分析方法，结合线性规划对相关参数进行估计，分别对不同数据长度情况下三诱骗态及二诱骗态相位匹配协议的性能进行了仿真分析。仿真结果表明：考虑统计波动的相位匹配协议仍能突破线性密钥容量的限制，在数据长度达到1016量级时，密钥生成率和最大安全传输距离均接近理想值；在数据长度小于等于1013时，增加诱骗态并不能显著提升相位匹配协议性能；随着数据长度的增加，采用切诺夫-霍夫丁界系统性能逐渐趋近采用高斯分析法的系统性能。     

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...     

非平衡基的连续变量量子密码方案

在非平衡基下,通过局域操作引入纠缠态的非对称性,证明了非平衡基可以提高连续变量量子密码方案的密钥生成速率.以典型的密钥分配实验为例,经过数值计算验证,在同等密钥生成速率的条件下,非平衡基的量子密钥分配安全距离可以扩展20 km左右.     

MIMO系统中发射端信道信息不准确时的TH预编码器的设计

针对实际使用预编码方法消除符号间干扰时,发射端获取的信道信息与真实信道信息间存在差异,提出了一种在MIMO系统中考虑发射端信道信息与真实信道信息间差异时的TH预编码器的设计方法。该方法在MMSE准则下使用贝叶斯方法设计预编码器。仿真结果表明:该预编码器比传统的MMSE-TH预编码器有更好的性能。     

基于切尔诺夫界的量子密钥分发统计涨落分析方法

量子密钥分发（quantum key distribution,QKD）是量子信息科学的重要应用之一.在实际执行量子密钥分发协议时,由于有限码长的原因,实验得到的测量值受到统计涨落的影响.基于切尔诺夫界给出了一种严格的QKD中数据统计涨落的分析方法并将其应用到偏选基诱骗态QKD协议中,新的方法只要求每次测量独立同分布,对样本容量没有要求.仿真结果显示,新方法能取得和已有方法近似的结果.     

正算子估值测量量子密钥分配方案及安全性分析

为探索一种直接应用正算子估值测量进行量子密钥分配的最佳方案,利用正算子估值测量对两个非正交量子态的可靠识别,提出了一种使用该测量法直接进行量子密钥分配的方案.分析了无噪信道环境下具有最佳安全性兼具较高效率、两非正交量子态间最佳夹角的取值,及在此情况下窃听者造成的错误率门限.计算表明,本方案通信双方密钥的分配效率可达50%,对窃听者的检测率达6.25%,仅需3次密钥协商过程,达到或优于主流经典量子密钥分配协议各项指标,有一定实际应用价值.     

量子密钥分发网络的多路径密钥传输方法研究

为了有效提高量子密钥分发(QKD)网络中保密通信的安全性和效率,该文提出了一种多路径密钥传输方法。首先,根据节点对链路的贡献率和密钥新鲜度计算链路成本函数;然后,采用基于最小堆优化的多路径选择算法选择多条最优路径;最后,采用密钥分块传输形式实现密钥在多条最优路径上的同时传输。对比结果表明多路径密钥传输方法具有更高的安全性和传输效率。     

基于广义空移键控调制的物理层安全方案

提出一种基于广义空移键控调制的多输入单输出系统中的物理层安全传输方案。发射端利用合法接收者反馈的信道信息对发送信号进行预处理,使合法接收者接收的来自各发射天线信号的相位对齐;同时进行相位旋转来增加星座点间的距离,从而提高合法接收者的接收性能,降低误码率。而窃听者接收到的各信号的相位仍然为随机分布,接收性能明显低于合法接收者。对合法接收者和窃听者的误比特率和保密容量进行了理论和仿真分析。理论和仿真结果表明,所提方案能明显降低合法接收者的误比特率,即使在合法信道性能比窃听信道性能要差的情况下,系统仍然能实现保密传输。     

发送分集无线通信系统中的差分检测方案研究

研究发射机和接收机均无信道状态信息的发送分集差分检测方案，并对其进行计算机模拟，模拟结果表明该差分检测方案较采用相干检测的发送分集方案在大信噪比时性能恶化约3dB。