量子密碼學運用物理學的基本定律完成密鑰的安全共享,其正朝著構建可擴展的、安全的量子網(wǎng)絡的方向發(fā)展。其中,自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)是一種應用連續(xù)變量量子態(tài)在自由空間中實現(xiàn)密鑰傳輸、并可以打破光纖量子信道傳輸路徑限制的通信技術,從而成為實現(xiàn)遠距離量子網(wǎng)絡的一種重要方式。然而,自由空間量子信道中傳輸?shù)牧孔討B(tài)不可避免地受到大氣衰減、大氣湍流等效應的影響,導致系統(tǒng)性能降低。本文圍繞自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)中的相關關鍵技術展開研究,旨在建立和完善自由空間系統(tǒng)在參數(shù)估計、過噪聲抑制、保密增強等技術方面的研究,從而改善并提升系統(tǒng)性能。論文在自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的理論研究方面取得了以下創(chuàng)新性研究成果:1.提出一種適用于自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的參數(shù)估計方法,在此基礎上進一步研究了傳輸波動對系統(tǒng)性能的影響。結果表明,該方法與物理模型相統(tǒng)一,且能有效抵抗糾纏-蒸餾攻擊。因此,該方法的提出填補了實際自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)在參數(shù)估計研究的空白。2.傳統(tǒng)參數(shù)估計中,存在密鑰率與參數(shù)估計精度的權衡、以及數(shù)據(jù)交換可能引發(fā)的信息泄露等問題。因此,提出一種基于盲估計的自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)... 

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
主要縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 密鑰學簡述
    1.2 量子密鑰分發(fā)
    1.3 自由空間量子密鑰分發(fā)進展
    1.4 論文簡述與章節(jié)安排
第二章 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)基礎
    2.1 量子力學基礎
    2.2 量子光學基礎
        2.2.1 單模光場量子化
        2.2.2 高斯態(tài)與高斯操作
        2.2.3 高斯測量
    2.3 信息論基礎
        2.3.1 香農熵
        2.3.2 馮?諾依曼熵
    2.4 連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議
        2.4.1 GMCS CVQKD協(xié)議
        2.4.2 理論安全性
        2.4.3 實際安全性
    2.5 本章小結
第三章 自由空間量子信道
    3.1 量子信道概述
    3.2 自由空間量子信道
        3.2.1 大氣衰減信道
        3.2.2 大氣湍流信道
        3.2.3 橢圓光束模型
    3.3 本章小結
第四章 自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)參數(shù)估計研究
    4.1 自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)
    4.2 參數(shù)估計
    4.3 自由空間CVQKD參數(shù)估計方法
        4.3.1 大氣衰減信道下的參數(shù)估計
        4.3.2 大氣湍流信道下的參數(shù)估計
    4.4 系統(tǒng)性能分析
        4.4.1 密鑰率分析
        4.4.2 安全性分析
    4.5 本章小結
第五章 自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)盲估計研究
    5.1 信道估計
    5.2 自由空間CVQKD盲估計方法
    5.3 系統(tǒng)性能分析
        5.3.1 密鑰率分析
        5.3.2 安全性分析
    5.4 實驗驗證
    5.5 本章小結
第六章 基于自適應光學的自由空間連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的過噪聲抑制研究
    6.1 過噪聲抑制
    6.2 基于AO的自由空間CVQKD物理模型
        6.2.1 傳播畸變
        6.2.2 自適應光學補償與校正
        6.2.3 過噪聲抑制
    6.3 系統(tǒng)性能分析
    6.4 本章小結
第七章 基于量子保密增強的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)研究
    7.1 保密增強
    7.2 基于量子保密增強的CVQKD
        7.2.1 基于量子保密增強的CVQKD協(xié)議
        7.2.2 密鑰率分析
    7.3 系統(tǒng)性能分析
        7.3.1 安全性分析
        7.3.2 仿真分析
    7.4 本章小結
第八章 總結與展望
    8.1 本文總結
    8.2 研究展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間取得的科研成果
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]中國通信標準化協(xié)會發(fā)布《量子保密通信技術白皮書》[J].   電信工程技術與標準化. 2019(02)



本文編號：3727846