基于超纠缠交换的量子密钥分发

给出一种基于超纠缠交换的量子密钥分发方案,这个方案可以同时产生确定密钥和随机密钥,并且它的安全性不受任何损害.这个方案只需要一对在空间(路径)模式和极化模式上超纠缠的光子就能获得4 bit的密钥(2 bit随机密钥和2 bit确定密钥).在目前的实验条件下,这个方案可以通过线性光学来实现.关键词：量子密钥分发超纠缠线性光学     

基于Turbo码的量子高斯密钥分发的数据协调

为了使加密系统中两个合法用户Alice和Bob从量子信道传送的相关的高斯连续变量X和y中获取出密钥,通过一个理想公共授权信道传送部分信息进而从不一致的X和y中得到一致的二进制密钥,这一过程称为协调.本文在样条纠错(Sliced Error Correction,SEC)和多级编码/多路译码(Multi Level coding/Multi Stage Decoding,MLC/MSD)方案的基础上,构建了一套以Turbo纠错码为基础的连续变量量子密钥分发系统的反向数据协调方案.提出了以Turbo码的校验比特流为协调信息的Slepian-Wolf编译码方案.仿真结果表明可在信道信噪比7 dB以上实现20000个连续变量序列的协调.     

利用诱骗信号方案进行实用的量子密钥分发

真实量子密钥分发系统中不完善的单光子源和信道损耗的存在,使得现有基于弱相干态的量子密码实验在分束攻击下并不安全,诱骗信号方案能实现基于现有技术绝对安全的量子密钥分发,并能有效提高密钥分发率和安全传输距离,因此成为近年来量子通信研究的热点问题.结合现实量子密码系统的一般模型,介绍目前几种典型的诱骗信号方案以及实验进展,综述了诱骗信号方案的发展情况和最新成果,并对未来的研究方向进行了展望.     

量子密钥分发中Cascade协议的一种改进方案

密钥协商是量子密钥分发(QKD)中的重要组成部分.Cascade协议是实际中使用最广泛的量子密钥协商协议.本文基于[6]的工作提出一种对Cascade协议的改进方案.计算机仿真显示我们的方案比原始Cascade和一些其它改进方案有更高的效率.     

基于轨道角动量的循环差分相移量子密钥分发

提出了一种基于标记配对相干态(HPCS)和轨道角动量的循环差分相移量子密钥分发(RRDPS-QKD)方案,以光子轨道角动量作为信息载体,使用多种不同拓扑荷的轨道角动量的叠加态进行RRDPS-QKD的信息编码,显著提高了密钥生成率。使用HPCS作为量子光源,有效减小了空脉冲和多光子脉冲的比例,提高了密钥生成率。分析了光源在湍流大气信道中的传输特性,考虑了信道衰减和大气湍流对系统性能的影响。     

基于双模压缩态的量子密钥分发方案

提出了一种基于双模压缩态的量子密钥分发方案,采用Shannon信息论分析了该协议抵抗光束分离攻击的能力,得到秘密信息速率与压缩因子、信道参数之间的解析表达式,双模压缩态的模间关联性保证了该方案的安全性.     

单光子量子密钥分发系统中干涉稳定性分析

为了研究位相编码量子密钥分发系统中的干涉稳定性,运用解析和数值计算方法详细研究了光纤双折射、温度变化、非对称性以及耦合器分光比对量子密钥分发系统干涉条纹可见度的影响,结果表明光纤双折射、温度变化和非对称性都将影响系统的干涉可见度,调整接收端的调制位相能消除温度变化的影响,并减小非对称性对系统的影响,但不能改善光纤双折射对系统干涉的影响.另外,耦合器分光比影响系统的效率.     

基于峰值补偿的连续变量量子密钥分发方案

在实际的连续变量量子密钥分发系统中,接收端模数转换器的有限采样带宽会导致脉冲峰值采样结果不准确,从而使参数估计过程产生误差,给窃听者留下了安全性漏洞.针对这个问题,本文提出一种基于峰值补偿的连续变量量子密钥分发方案,利用高斯脉冲的基本特性来估计每个脉冲的最大采样值与脉冲峰值之间的偏差,从而对该采样值进行峰值补偿,使系统...     

连续变量量子密钥分发系统同步方案及实现

同步技术是连续变量量子密钥分发系统的核心技术之一,能实现通信双方的实时通信,确保量子信息的有效提取。本文提出了一种新型的同步方案,能有效克服量子信道噪声及误码的影响,实现发送端和接收端的准确同步。文章从理论上介绍了方案的同步机制,并对其性能进行了仿真分析。     

基于二进制均匀调制相干态的量子密钥分发方案

提出了一种基于二进制均匀调制相干态的量子密钥分发方案. 相对于高斯调制相干态量子密钥分发方案中的高斯信源,二进制信源是最简单的信源,二进制调制是目前数字光纤通信中最普遍的调制方式,技术上容易实现. 采用Shannon信息论分析了该协议抵抗光束分离攻击的能力,得到秘密信息速率与调制参数、解调参数以及信道参数之间的解析表达式. 关键词：量子密钥分发二进制调制光束分离攻击     

Quantum Key Distribution Based on Coherent States

Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｎｔｒｉｇｕｉｎｇａｎｄｅｘｃｉｔｉｎｇｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｑｕａｎｔｕｍｍｅｃｈａｎｉｃｓｉｓｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆａｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃｋｅｙｄｉｓｔｒｉ...     

Quantum Key Distribution Using High-Dimensional Quantum Error-Avoiding Code

Using high-dimensional quantum error-avoiding code, we present two new quantum key distribution protocols over a collective noisy channel, i.e. six-photon and five-photon quantum error-avoiding codes. Compared with the previous protocols using four-photon and three-photon quantum error-avoiding code, the qubit efficiencies of the new protocols have increases of 16.67% and 5% respectively. In addition, the security of these protocols is analysed with a conclusion that the new protocols are much more secure than the four-photon and three-photon ones.     

基于预报单光子源的相位匹配被动诱骗态量子密钥分配

基于预报单光子源,提出了一种相位匹配被动诱骗态量子密钥分配方案.在此方案中,通信双方仅需各产生单个强度的信号.根据通信双方本地探测器的响应情况,第三方的探测结果被分为四个集合,既起到信号态和诱骗态的作用,又共同参与参数估计和密钥生成,降低了系统实现的难度并改善了方案性能.仿真结果表明:相位匹配被动诱骗态方案的最大安全传...     

大气导致的脉冲展宽对星载量子密钥分发的影响

分析比较了星地量子密钥分发系统中由于大气湍流和大气色散导致的脉冲展宽。分别推导了大气湍流和色散效应下脉冲展宽比。根据大气压强和温度与海拔间的实测数据,计算了到达脉宽与不同初始脉宽、工作波长、链路天顶角的关系。并根据到达脉宽计算了系统背景噪声量。数值模拟结果表明：当工作波长为1.06 μm,初始脉宽为15 fs时,到达脉宽有最小值。对于不同的链路天顶角,在无月晴朗的星空,探测器探测到的背景噪声约为1.9×10-10~2.7×10-10,而误码率约为0.5×10-5。     

基于部分纠缠光子源的高效量子密钥分配方案

设计了一种高效的部分纠缠光子对产生装置,这套装置中使用了简单的线性光学元件以及双光子吸收介质(TPAM),在文中讨论了TPAM的一种实现方案.我们把此种装置应用于量子密钥分配方案,分析了其效率和安全性,相比于用自发参量下转换(SPDC)产生纠缠光子对的密钥分配方案,该方案有更高的效率和安全性.     

连续变量量子密钥分发的数据逆向协调

基于多级编码/多级译码(MLC/MSD)系统实现了连续变量量子密钥分发的逆向数据协调。讨论了高斯连续变量量化过程中使互信息量最大时最佳量化区间的选取,并且通过理论计算给出了信噪比为4dB的情况下各级等价信道的最佳码率。协调方案中选择低密度奇偶校验码(LDPC)作为信道编码,结合边信息译码原理最终通过LDPC迭代译码算法实现了数据的逆向协调。     

高斯量子密钥分发数据协调的性能优化

针对高斯量子密钥分发的数据协调问题,对高斯连续变量进行了最优量化,实现了Alice和Bob之间的互信息量最大。在分层错误校正(SEC)协议和多电平编码/多级解码(MLC/MSD)协议的基础上,各级码流采用了低密度奇偶校验码(LDPC)进行错误校正,并推出了一次硬信息级间迭代更新公式参与MSD译码算法。算法实现中使用双向十字链表方式存贮LDPC码的稀疏矩阵H,并用C语言实现整个数据协调过程,极大地降低了空间复杂度,提高了协调速度。实验仿真结果表明该算法可在信道信噪比4.9dB以上实现2×105个连续变量序列的可靠协调,协调效率达91.71%,在2.4GHz CPU,32G内存服务器平台上的协调速度可达7262bit/s。     

空间量子密码通信

量子密码术是一门崛起的新兴技术,其传输的安全性基于量子力学的Heisenberg不确定原理。而其中空间量子密码通信以其近期迅猛的发展和广阔的前景备受瞩目。本文从量子密码术的基本原理出发,综合叙述了空间量子密码通信的发展和最新成果。