量子密鑰分配(QKD)自提出以來在理論研究和實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方面都已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。理想條件下,已經(jīng)證明它是無條件安全的,但是在實(shí)際條件下,QKD系統(tǒng)使用的實(shí)際器件存在一定的缺陷,因此需要分析這些實(shí)際缺陷對(duì)QKD系統(tǒng)安全性帶來的影響。目前,實(shí)際QKD系統(tǒng)中廣泛使用的是誘騙態(tài)QKD方案,最初的誘騙態(tài)QKD方案是主動(dòng)誘騙態(tài)QKD方案,它需要的“主動(dòng)”調(diào)制會(huì)引入一定的邊信道信息,給QKD系統(tǒng)的安全性帶來隱患,而被動(dòng)誘騙態(tài)QKD方案擁有比主動(dòng)誘騙態(tài)方案更高的安全性和更小的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度,因此研究被動(dòng)誘騙態(tài)方案的實(shí)際安全性具有重要意義。本文對(duì)光源強(qiáng)度漲落、密鑰有限長(zhǎng)和調(diào)制器衰減這三個(gè)非理想特性進(jìn)行分析,研究了這三個(gè)條件下基于弱相干態(tài)(WCP)光源的被動(dòng)誘騙態(tài)方案的實(shí)際安全性,主要的研究工作如下：1.光源強(qiáng)度漲落條件下基于WCP光源的被動(dòng)誘騙態(tài)QKD方案的安全性研究。本文描述了用于被動(dòng)誘騙態(tài)QKD協(xié)議的WCP光源模型,通過引入光源強(qiáng)度漲落參數(shù)δ,刻畫了光子數(shù)分布概率的變化范圍,分別給出了強(qiáng)度漲落條件下的單光子計(jì)數(shù)率的下界和單光子誤碼率的上界,得到了強(qiáng)度漲落條件下的密鑰生成率。通過數(shù)值模擬,給出了強(qiáng)度漲落條件下密鑰生成率與傳輸距離的關(guān)系。模擬結(jié)果表明光源強(qiáng)度漲落條件下,被動(dòng)誘騙態(tài)方案的密鑰生成率和最大傳輸距離優(yōu)于主動(dòng)二強(qiáng)度(one decoy)誘騙態(tài)方案,與主動(dòng)三強(qiáng)度(vacuum+weak)誘騙態(tài)方案接近。在光強(qiáng)漲落穩(wěn)定性上,被動(dòng)誘騙態(tài)方案優(yōu)于主動(dòng)二強(qiáng)度、三強(qiáng)度誘騙態(tài)方案。2.密鑰有限長(zhǎng)條件下基于WCP光源的被動(dòng)誘騙態(tài)QKD方案的安全性研究。本文基于WCP光源模型,分別給出了有限長(zhǎng)條件下信號(hào)態(tài)與誘騙態(tài)的單光子計(jì)數(shù)率的下界、單光子誤碼率的上界和相位誤碼率,進(jìn)而利用信息論中平滑熵的相關(guān)理論,給出了密鑰有限長(zhǎng)時(shí)本文方案的密鑰生成率下界。數(shù)值模擬結(jié)果表明當(dāng)脈沖總數(shù)為1010時(shí),本文方案的密鑰生成率和傳輸距離都趨近于理論極限,說明在密鑰有限長(zhǎng)條件下本文研究的方案也具有較優(yōu)的性能。并且,通過數(shù)值模擬給出了固定脈沖總數(shù)條件下,參數(shù)估計(jì)選取概率不同時(shí),密鑰生成率與傳輸距離的關(guān)系,從而確定本文方案性能最優(yōu)時(shí),參數(shù)估計(jì)選取概率的大小,為基于本文方案的工程實(shí)現(xiàn)提供理論指導(dǎo)。3.調(diào)制器衰減條件下基于WCP光源的被動(dòng)誘騙態(tài)QKD方案的安全性研究。本文針對(duì)相位編碼QKD系統(tǒng),基于兩個(gè)安全性等價(jià)的模型刻畫了非平衡干涉環(huán)中調(diào)制器的衰減,一個(gè)是理想調(diào)制器和衰減器模擬實(shí)際的相位調(diào)制器,一個(gè)是虛擬光源和虛擬酉變換模擬非平衡干涉環(huán)�；诒疚氖褂玫腤CP光源模型,引入調(diào)制器衰減度參數(shù)φ,基于上述兩個(gè)模型建立了光子通過率與衰減參數(shù)φ的函數(shù)關(guān)系,隨后分別得到了對(duì)應(yīng)的發(fā)送方與接收方的光子通過率,進(jìn)而得到相應(yīng)的安全密鑰率。數(shù)值模擬結(jié)果表明,基于虛擬光源和虛擬酉變換模型得到密鑰生成率和最大傳輸距離都要優(yōu)于另一個(gè)模型。而且調(diào)制器衰減程度相同時(shí),被動(dòng)誘騙態(tài)方案優(yōu)于主動(dòng)二強(qiáng)度誘騙態(tài)方案,與主動(dòng)三強(qiáng)度誘騙態(tài)方案十分接近。
【學(xué)位單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN918.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 基礎(chǔ)知識(shí)
    2.1 量子密鑰分配安全性的量子力學(xué)基礎(chǔ)
        2.1.1 量子態(tài)測(cè)量塌縮理論
        2.1.2 Heisenberger測(cè)不準(zhǔn)原理
        2.1.3 量子不可克隆原理
        2.1.4 單光子不可再分理論
    2.2 量子密鑰分配協(xié)議
        2.2.1 BB84協(xié)議
        2.2.2 設(shè)備無關(guān)量子密鑰分配協(xié)議(DI-QKD)
        2.2.3 誘騙態(tài)量子密鑰分配協(xié)議(Decoy state QKD)
    2.3 本章小結(jié)
第三章 光源強(qiáng)度漲落條件下被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性
    3.1 用于被動(dòng)誘騙態(tài)方案的弱相干態(tài)光源模型
    3.2 基于WCP光源的被動(dòng)誘騙態(tài)方案在無強(qiáng)度漲落條件下的安全性
    3.3 基于WCP光源的被動(dòng)誘騙態(tài)方案在強(qiáng)度漲落條件下的安全性
    3.4 數(shù)值模擬
    3.5 本章小結(jié)
第四章 密鑰有限長(zhǎng)條件下被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性
    4.1 密鑰無限長(zhǎng)條件下被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性
    4.2 密鑰有限長(zhǎng)條件下被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性
    4.3 數(shù)值模擬
    4.4 本章小結(jié)
第五章 調(diào)制器衰減條件下被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性
    5.1 非平衡干涉環(huán)的具體結(jié)構(gòu)及分析
        5.1.1 非平衡干涉環(huán)的具體結(jié)構(gòu)
        5.1.2 非平衡干涉環(huán)的分析
    5.2 虛擬光源與虛擬酉變換分析方法
        5.2.1 虛擬光源與虛擬酉變換
        5.2.2 被動(dòng)誘騙態(tài)方案在調(diào)制器衰減條件下的安全性
    5.3 數(shù)值模擬
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷

【參考文獻(xiàn)】

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1 焦榮珍;張_(;馬海強(qiáng);;基于實(shí)用光源的誘惑態(tài)量子密鑰分配研究[J];物理學(xué)報(bào);2011年11期

2 ;Decoy-state quantum key distribution for the heralded pair coherent state photon source with intensity fluctuations[J];Science China(Information Sciences);2010年12期

3 周媛媛;李曉強(qiáng);周學(xué)軍;;基于預(yù)報(bào)單光子源的BB84誘惑態(tài)量子密鑰分配研究[J];量子電子學(xué)報(bào);2010年05期

4 ;Field experiment on a robust hierarchical metropolitan quantum cryptography network[J];Chinese Science Bulletin;2009年17期

本文編號(hào)：2834023