發(fā)布時(shí)間：2017-08-09 08:04

  本文關(guān)鍵詞：基于光纖通信的量子安全通信相關(guān)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的研究

  更多相關(guān)文章： 量子密碼通信 連續(xù)變量量子密鑰分配 連續(xù)變量量子密集編碼

【摘要】：隨著信息手段在人類生產(chǎn)、生活當(dāng)中得到廣泛使用,通訊的安全得到前所未有的關(guān)注,人們愈來(lái)愈重視通信的安全。傳統(tǒng)密碼通信的安全性,是基于數(shù)學(xué)問(wèn)題的難以求解,現(xiàn)在大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)受限于本身物理的特性,運(yùn)行速度有限,難于求解這類大數(shù)問(wèn)題。然而量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),打破了傳統(tǒng)密碼通信安全的大門,大數(shù)分解問(wèn)題量子計(jì)算機(jī)短時(shí)間內(nèi)就能夠破解,原有密碼通信體制將不夠安全。量子密碼通信應(yīng)運(yùn)而生。量子密碼通信有量子密鑰分配、量子秘密共享、量子秘密通信、量子密集編碼等研究分支,按照信息載體的不同,各個(gè)分支又可以分為連續(xù)變量(CV)領(lǐng)域和離散變量(DV)領(lǐng)域。由于離散變量量子密碼通信,對(duì)單光子計(jì)數(shù)器、光源要求過(guò)于苛刻,而連續(xù)變量量子密碼通信檢測(cè)方便,對(duì)光源的要求不那么高,因此連續(xù)變量量子密碼通信近些年得到了很多學(xué)者的關(guān)注。文章主要著眼研究連續(xù)變量量子密碼通信的重要分支——連續(xù)變量量子密鑰分配和連續(xù)變量量子密集編碼。連續(xù)變量量子密鑰分配利用了量子不可克隆特性實(shí)現(xiàn)物理上安全分配密鑰,理論上是一種絕對(duì)安全的密鑰分配手段。但是由于實(shí)際器件并沒(méi)有理論模型那樣完善,可能會(huì)引入一些安全漏洞。針對(duì)連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的實(shí)際安全性能,文章從正向協(xié)商和反向協(xié)商情況下分別研究了法拉第旋轉(zhuǎn)鏡對(duì)實(shí)際系統(tǒng)密鑰速率和傳輸距離的影響,完善了連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的理論分析模型。在這個(gè)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了減小法拉第旋轉(zhuǎn)鏡不完善對(duì)系統(tǒng)影響的方法。文章第二個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是研究了環(huán)境對(duì)連續(xù)變量量子密集編碼的影響。作為量子密碼通信的重要分支之一,連續(xù)變量量子密集編碼利用了連續(xù)變量的特性實(shí)現(xiàn)高密度信息量的傳送。糾纏態(tài)是實(shí)驗(yàn)上經(jīng)常采用的信息載體,由于系統(tǒng)和傳輸環(huán)境不可避免的會(huì)有相互作用,會(huì)導(dǎo)致糾纏態(tài)的湮滅,從而降低系統(tǒng)的性能。文章研究了糾纏態(tài)在不同環(huán)境作用下的演化情況,及其對(duì)連續(xù)變量量子密集編碼互信息量的影響。在此基礎(chǔ)上,又提出了一種通過(guò)改變光分束器的透射率來(lái)提高互信息量的方法。
【關(guān)鍵詞】：量子密碼通信 連續(xù)變量量子密鑰分配 連續(xù)變量量子密集編碼
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.11;TN918.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 概述13-18
• 1.1 經(jīng)典密碼通信13-14
• 1.2 量子密碼通信14-17
• 1.2.1 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)15-16
• 1.2.2 連續(xù)變量量子密集編碼16-17
• 1.3 文章主要內(nèi)容及章節(jié)安排17-18
• 第二章 量子密碼通信的理論基礎(chǔ)18-40
• 2.1 量子密碼學(xué)的物理基礎(chǔ)18-24
• 2.1.1 量子力學(xué)的基本假設(shè)18
• 2.1.2 量子態(tài)的基本性質(zhì)18-19
• 2.1.3 福克斯態(tài)和相干態(tài)19-21
• 2.1.4 幺正變換和密度算子21-22
• 2.1.5 壓縮態(tài)22-23
• 2.1.6 糾纏態(tài)23-24
• 2.2 量子密碼學(xué)的信息論基礎(chǔ)24-27
• 2.2.1 Shannon熵與Von Neumann熵24-26
• 2.2.2 Holevo界26-27
• 2.3 連續(xù)變量量子密碼通信基礎(chǔ)27-39
• 2.3.1 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)光路27-29
• 2.3.2 高斯調(diào)制CVQKD29-33
• 2.3.3 理論安全分析模型33-34
• 2.3.4 Eve攻擊方式34-37
• 2.3.5 協(xié)商37-38
• 2.3.6 高斯態(tài)辛本征值的求解38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的速率研究40-53
• 3.1 引言40-41
• 3.2 不完美的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡對(duì)密鑰速率的影響41-51
• 3.2.1 法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角度的精度41-44
• 3.2.2 法拉第旋轉(zhuǎn)鏡不完善情況下系統(tǒng)密鑰速率的分析44-51
• 3.3 減弱法拉第旋轉(zhuǎn)鏡不完善影響的方法51-52
• 3.4 提高系統(tǒng)安全性能的一些方法52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 環(huán)境對(duì)連續(xù)變量量子密集編碼的影響53-62
• 4.1 引言53-54
• 4.2 波色子結(jié)構(gòu)環(huán)境下量子密集編碼的信道容量54-58
• 4.3 不同波色子結(jié)構(gòu)環(huán)境對(duì)信道容量的影響58-60
• 4.3.1 雙模壓縮真空態(tài)演化的物理模型58
• 4.3.2 透射率固定時(shí)的互信息量58-60
• 4.4 提高互信息量的方法60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄A 噪聲的等價(jià)67-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文72

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