密碼學(xué)領(lǐng)域,依賴于計(jì)算復(fù)雜度的經(jīng)典信息加密算法受到量子計(jì)算機(jī)和量子算法的威脅。但是,基于量子力學(xué)的量子密鑰分發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)無條件的安全通信,已經(jīng)成為了現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。然而由于單光子探測器的探測效率不匹配,基于四個單光子探測器的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)存在安全性方面的漏洞。另外,單光子探測器昂貴,量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)造價(jià)高昂。論文利用時分復(fù)用技術(shù),采用一個單光子探測器設(shè)計(jì)了一種量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。論文分析了基于BB84協(xié)議的偏振編碼的四探測器量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了單探測器量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的時分復(fù)用器、接收端電子學(xué)硬件以及一個同步脈沖內(nèi)的四種偏振光的探測門。通過在時分復(fù)用器的不同偏振光的光路上添加依次相差6 m的延遲光纖,使得不同偏振光到達(dá)單光子探測器的時間依次相差30 ns。設(shè)計(jì)了單探測器量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的同步校準(zhǔn)方案,標(biāo)定出一個同步脈沖內(nèi)的偏振光的相對時間位置,并將其作為能夠區(qū)分不同偏振光的探測門位置。對設(shè)計(jì)的單探測器量子密鑰分發(fā)進(jìn)行了安全性分析。分析結(jié)果表明,單探測器量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)能夠抵御竊聽者的截取重發(fā)攻擊和時移攻擊。對設(shè)計(jì)的單探測器量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)成功地進(jìn)行了室內(nèi)的密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 密碼學(xué)簡介
    1.2 量子密鑰分發(fā)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)
    2.1 量子比特及其物理性質(zhì)
        2.1.1 量子比特
        2.1.2 量子比特的物理性質(zhì)
    2.2 BB84協(xié)議簡介
        2.2.1 BB84協(xié)議
        2.2.2 BB84協(xié)議的數(shù)據(jù)處理過程
        2.2.3 BB84協(xié)議安全性
    2.3 基于BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 單探測器QKD系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 關(guān)鍵器件
        3.1.1 光源
        3.1.2 信道
        3.1.3 探測
    3.2 時分復(fù)用設(shè)計(jì)
        3.2.1 時分復(fù)用器
        3.2.2 探測門編碼
    3.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        3.3.1 Alice密鑰設(shè)備硬件設(shè)計(jì)
        3.3.2 Bob密鑰設(shè)備硬件設(shè)計(jì)
    3.4 安全性分析
        3.4.1 截取重發(fā)攻擊
        3.4.2 時移攻擊
    3.5 本章小結(jié)
第四章 同步校準(zhǔn)方案
    4.1 同步方案
    4.2 同步校準(zhǔn)
        4.2.1 同步校準(zhǔn)的前提條件
        4.2.2 同步校準(zhǔn)原理
        4.2.3 同步校準(zhǔn)流程
        4.2.4 同步校準(zhǔn)結(jié)果
    4.3 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)性能測試
    5.1 測試環(huán)境
    5.2 系統(tǒng)測試
        5.2.1 單光子制備
        5.2.2 密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Efficient error estimation in quantum key distribution[J]. 李默,Patcharapong Treeviriyanupab,張春梅,銀振強(qiáng),陳巍,韓正甫.  Chinese Physics B. 2015(01)
[2]單光子探測器及量子密鑰分配[J]. 趙峰.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2009(09)

博士論文
[1]量子密鑰分配的原理性實(shí)驗(yàn)及技術(shù)研究[D]. 陳華.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]量子密鑰分配中后處理技術(shù)及誘騙態(tài)技術(shù)研究[D]. 張春梅.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[3]實(shí)際量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)安全性的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 湯艷琳.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[4]量子密鑰分配系統(tǒng)實(shí)際安全性研究[D]. 黃靖正.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[5]量子密碼實(shí)際安全性與應(yīng)用研究[D]. 劉東.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[6]量子通信中的精密時間測量技術(shù)研究[D]. 沈奇.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[7]遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的相關(guān)研究[D]. 劉洋.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[8]光纖量子密碼實(shí)驗(yàn)和實(shí)用化研究[D]. 張陽.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[9]相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 楊陽.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]高速單光子探測器的量子表征研究[D]. 趙林.華東師范大學(xué) 2016
[2]量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)探測效率失配下安全性研究[D]. 王哲.西安電子科技大學(xué) 2015
[3]量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中光源與探測器的研究[D]. 杜海彬.華東師范大學(xué) 2014
[4]可靠量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 賈云.中國科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院） 2014
[5]高速單光子探測互差分技術(shù)及弱光成像研究[D]. 杜克銘.中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心） 2011



本文編號：3670942