基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议

基于量子远程通信的原理, 本文借助双模压缩真空态和相干态, 提出一种连续变量量子确定性密钥分配协议. 在利用零差探测法的情况下协议的传输效率达到了100%. 从信息论的角度分析了协议的安全性, 结果表明该协议可以安全传送预先确定的密钥. 在密钥管理中, 量子确定性密钥分配协议具有量子随机性密钥分配协议不可替代的重要地位和作用. 与离散变量量子确定性密钥分配协议相比, 该协议分发密钥的速率和效率更高, 又协议中用到的连续变量量子态易于产生和操控、适于远距离传输, 因此该协议更具有实际意义.     

基于光纤的量子密钥分配系统研究和协议仿真

研究了适合光纤传输的量子密钥分配系统和量子密钥分配协议.通过研究适合光纤传输的量子信号的编码和解码,研究了基于光纤的量子密钥分配系统与协议,给出相位调制量子密钥系统的光路图;在计算机上编制相应的程序,验证了相位调制的量子密钥分配协议的分配过程,并就窃听对量子误码率的影响进行了分析.结果表明,仿真结果与理论分析完全一致.     

双协议量子密钥分发系统实验研究

提出了一种改进的基于时间和相位混合编码的量子密钥分发方案, 并进行了实验研究.在以BB84协议为基础的相位编码量子密钥分发系统上, 利用了系统中原来舍弃的脉冲进行时间编码, 使成码率提高为原方案的二倍. 系统同时获得时间编码密钥和相位编码密钥, 现在可以将两组密钥组合成新密钥, 提高了成码率和监测窃听灵敏度. 同时在系统的接收端用双FM反射式干涉仪代替传统的光纤M-Z干涉仪,提高了系统的稳定性. 实验上已实现90km光纤量子密钥分发, 实验表明本系统具有安全性高,稳定性好,成本低的优点. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 相位编码 时间编码     

基于指示单光子源的量子密钥分配协议

主要介绍了量子光源,尤其是指示单光子源在量子密钥分配(QKD)中的应用,提出了一种新的基于指示单光子源的不依赖于测量装置的量子密钥分配(MDI-QKD)方案。与现有的其他方案,如弱相干态方案相比,该方案具有安全性好,密钥提取率与安全传输距离都显著提高等优点。因而,该方案在未来的量子密钥分配实用化进程中具有广阔的发展前景。     

基于GHZ态的三方量子确定性密钥分配协议

基于连续变量GHZ态的纠缠特性,提出一种三方量子确定性密钥分配协议,其中密钥由GHZ态的振幅产生,而相位可以用来验证信道的安全性.现有的量子确定性密钥分配协议一次只能向一个接收方传送密钥,现实生活中经常要向多个接收方发送确定性密钥.信息论分析结果表明,当信道传输效率大于0.5时,该协议可以同时向两个接收方安全传送确定性密钥,制备多重纠缠态后,该协议还能够扩展成多方量子确定性密钥分配协议,这极大提高了密钥的整体传送效率,而且连续变量量子GHZ态信道容量较高,因此该协议具有重要的现实意义.     

运行双协议相位调制的量子密钥分发系统

基于差分编码方式提出一种改进方案.在Alice端用光纤马赫-曾德干涉仪产生双脉冲差分信号；在Bob端，用双法拉第反射式麦克尔逊干涉仪代替光纤马赫-曾德干涉仪，这种干涉仪能自动补偿环境引起的偏振抖动和光纤双折射引起的相位漂移，从而提高系统稳定性.双协议(即双脉冲差分协议联合BB84协议)的使用，增强了系统的安全性.该系统具有高效、安全、简洁、稳定等优点，在实验上实现了长期稳定的密钥分发和量子保密通信，误码率<5%，传输距离达80km.     

多光子强光脉冲用于量子密钥分配

通常的量子密钥分配是建立在单光子计数的基础上的 .这种分配方案易受环境干扰 ,因而传输速率较低 .近来 ,有理论工作者主张 :使用连续变量 (而不是量子比特 ,qubits)实现量子密钥分配 ,以便更快和更有效地传送保密信息 .在 2 0 0 3年第 4 2 1卷第 2 38页的Nature中 ,来自法国法布里光学实验室的Grosshans等发表了他们的最新的研究结果 .他们用实验展示了一个全新的量子密钥分配协议 :高斯线型调制的相干态传输 (由激光脉冲组成 ,每个脉冲包含数百个光子 )和限制散粒噪声的零拍检波(homodynedetection) .在新的密钥传输过程中 ,不需要对激…     

1550 nm单模光纤中的量子密钥分配

从实验中实现了红外波段的远程量子密钥分配。系统采用双不等臂M-Z干涉仪相位编码方式，工作波长为1550nm。通过分析量子密钥分配系统传输距离与误码率之间相互关系，给出了理论上理想不等臂M-Z系统与实际系统的最低误码率与传输距离间的关系，以及系统实测传输距离与误码率的关系。实验结果显示，本密钥分配系统已非常接近理想实验系统的性能。     

基于纠缠交换的多方多级量子密钥分配协议

提出了一种基于纠缠交换的多方多级量子密钥分配协议.构造了一种两方三级系统的完备正交归一化基，利用该正交归一化基和纠缠交换可以实现两方量子密钥分配.同时，三级可以推广到多级以及两方推广到多方，即可以实现基于纠缠交换的多方多级量子密钥分配.这样，利用纠缠交换和多级密钥分配可以极大地提高检测窃听的效率、密钥生成率以及信息容量. 关键词： 量子密钥分配 纠缠交换 多方 多级     

联合调制量子密钥分配系统

本文提出了一种对每一个单光子信号进行相位和偏振两种 编码调制的联合调制量子密钥分配(QKD)系统. 结合复合QKD系统的双速协议, 本文给出了在理想情形下可以通过一个信号光子生成两比特密钥的QKD协议, 明显提高了QKD协议的内禀光子利用率. 在稳定性方面, 本文发展了联合调制的Michelson型QKD系统, 从而在原理上解决了联合调制QKD系统的稳定性问题. 关键词： 量子密钥分配 双速协议 联合调制 量子密钥分配系统的稳定性     

Spherical reconciliation for a continuous-variable quantum key distribution

Information reconciliation is a significant step for a continuous-variable quantum key distribution(CV-QKD) system.We propose a reconciliation method that allows two authorized parties to extract a consistent and secure binary key in a CV-QKD protocol,which is based on Gaussian-modulated coherent states and homodyne detection.This method named spherical reconciliation is based on spherical quantization and non-binary low-density parity-check(LDPC) codes.With the suitable signal-to-noise ratio(SNR) and code rate of non-binary LDPC codes,spherical reconciliation algorithm has a high efficiency and can extend the transmission distance of CV-QKD.     

Reverse reconciliation for continuous variable quantum key distribution

An efficient and practical post-processing technique based on reverse reconciliation for continuous variable quantum key distribution is proposed and simulated with low-density parity check (LDPC) codes. MultiLevel Coding/ MultiStage Decoding, which fully utilizes optimization technique such as vector quantization and iterative decoding and the optimal channel coding most close to the Shannon limit, was used to realize efficient reverse reconciliation algorithm. Simulation results showed that the proposed m...     

Efficient error estimation in quantum key distribution

In a quantum key distribution(QKD)system,the error rate needs to be estimated for determining the joint probability distribution between legitimate parties,and for improving the performance of key reconciliation.We propose an efficient error estimation scheme for QKD,which is called parity comparison method(PCM).In the proposed method,the parity of a group of sifted keys is practically analysed to estimate the quantum bit error rate instead of using the traditional key sampling.From the simulation results,the proposed method evidently improves the accuracy and decreases revealed information in most realistic application situations.     

Failure of Kak quantum key distribution protocol

Kak’s quantum key distribution (QKD) protocol provides not only the distribution but also the integrity of secret key simultaneously in quantum channel. Consequently the additional exchange of information, used to check whether an eavesdropper exists, is unnecessary. In this comment, we will point out the failure of Kak’s protocol and show that Kak’s protocol does not have the joint distribution and integration that the author declares in [1].     

基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析

测量设备无关量子密钥分发系统可以免疫任何针对探测器边信道的攻击, 并进一步结合诱惑态方法规避了准单光子源引入的实际安全性问题. 目前实验中一般采用弱相干光源, 但是该光源含有一定比例的空脉冲和多光子脉冲. 本文针对弱相干光源的具体特性, 采用量子力学的描述, 将各个器件进行量子化处理, 并同时考虑探测器的具体性能参数的影响, 分别给出了通信双方各自发送的脉冲含有特定光子数时产生的成功贝尔态和错误贝尔态的概率公式, 从理论上对相位编码和偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统的误码率进行了定量分析, 分别推导并模拟了通信双方采用的平均光子数对称和不对称时误码率随传输距离的变化情况, 结果表明在偏振编码Z基中, 多光子脉冲不会引起误码; 在偏振编码X基和相位编码中, 受多光子影响, 产生的误码率较大. 对于不同的编码方式, 误码率均随传输距离的增加有不同程度的升高, 长距离传输时, 平均光子数越小, 产生的误码率越大; 在偏振编码X基和相位编码的短距离传输中, 相对于对称, 通信双方采用的平均光子数不对称时产生的误码率较大.     

非对称二状态量子密钥分配协议最优参量研究

通过分析各种情况下B92量子密钥分配协议的密钥分配和安全性指标,得出采用非对称信源实现B92协议可以在不损失安全性能的前提下极大提高密钥分配的效率.系统分析了非对称B92协议参量选择与性能之间的约束关系,给出了各种情况下的最优参量,同时比较了不同情况相应的密钥分配效率和安全性指标,获得了一种实现全局最优的非对称B92密钥分配协议 关键词： 非对称二状态量子密钥分配协议 最优参量 量子密码术 量子信息     

Three-party reference frame independent quantum key distribution protocol

We present a three-party reference frame independent quantum key distribution protocol which can be implemented without any alignment of reference frames between the sender and the receiver. The protocol exploits entangled states to establish a secret key among three communicating parties. We derive the asymptotic key rate for the proposed protocol against collective attacks and perform a finite-size key security analysis against general attacks in the presence of statistical fluctuations. We investigate the impact of reference frame misalignment on the stability of our protocol, and we obtain a transmission distance of 180 km, 200 km, and 230 km for rotation of reference frames β=π/6, β=π/8 and β=0, respectively. Remarkably, our results demonstrate that our proposed protocol is not heavily affected by an increase in misalignment of reference frames as the achievable transmission distances are still comparable to the case where there is no misalignment in reference frames (when β=0). We also simulate the performance of our protocol for a fixed number of signals. Our results demonstrate that the protocol can achieve an effective key generation rate over a transmission distance of about 120 km with realistic 10⁷ finite data signals and approximately achieve 195 km with 10⁹ signals. Moreover, our proposed protocol is robust against noise in the quantum channel and achieves a threshold error rate of 22.7%.