本文選題：星地量子保密通信 + 數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)　； 參考：《寧波大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：量子信息作為經(jīng)典通信和量子力學(xué)相結(jié)合的學(xué)科,其無條件安全的特點(diǎn)使它成為了一種全新的保密通信技術(shù)�，F(xiàn)如今,密鑰在光纖信道的安全傳輸距離早已達(dá)到了理論上的極限。通過光纖信道是很難實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)距離的量子密鑰分發(fā)�？紤]到光子在大氣層中傳輸具有高穩(wěn)定、低損耗等特性,以衛(wèi)星為中繼基于自由空間信道的密鑰分發(fā)成為了實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)保密通信最具可行性的方案之一。由于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)設(shè)備的不完美性以及信道存在的噪聲干擾,使得分發(fā)后的密鑰會存在一定的誤碼率,這樣就無法使用該密鑰進(jìn)行保密通信。為了解決這一難題,利用數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)來對分發(fā)后密鑰進(jìn)行提取,確保通信雙方最后獲得的密鑰完全一致。本論文首先介紹了傳統(tǒng)的密碼學(xué)和量子密鑰方面的知識。傳統(tǒng)加密方法主要是基于破譯密鑰的高復(fù)雜度。隨著量子計算的提出,這種基于破譯復(fù)雜度的加密方式已不再安全了。幸運(yùn)的是,量子密鑰的安全性是由量子力學(xué)的基本定律所保證,使用其進(jìn)行保密通信是無條件安全的。第二章主要是對量子密鑰分發(fā)的基本原理以及相關(guān)的密鑰分發(fā)協(xié)議的介紹。第三章重點(diǎn)介紹了星地量子密鑰分發(fā)的整個后處理過程,即認(rèn)證和錯誤檢驗、數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)以及隱私放大。第四章,重點(diǎn)研究了量子密鑰分發(fā)中的一些數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)算法,并提出了一種新的基于Turbo碼的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模型。最后,通過模型仿真得到了基于Turbo碼數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)效率。第五章主要對Turbo碼數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模型進(jìn)行了優(yōu)化和仿真。通過對數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)模型相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化,最終將其糾錯效率提高了15%。為了進(jìn)一步驗證該模型在實(shí)際應(yīng)用中的可行性,我們進(jìn)行星地量子密鑰分發(fā)模擬實(shí)驗,并分別使用Cascade和Turbo碼來對密鑰進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。實(shí)驗中密鑰誤碼率為3.43%,基于Turbo碼數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)的最終成碼率是高于Cascade。相比于Cascade,基于Turbo碼的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)可以使得其成碼率提高8%。通過這個模擬實(shí)驗很好的驗證了其在未來量子科學(xué)實(shí)驗衛(wèi)星上應(yīng)用的可行性。第六章為整篇文章的總結(jié)部分,主要對量子密鑰分發(fā)的概念、協(xié)議以及數(shù)據(jù)后處理部分進(jìn)行概括性小結(jié),并對整個研究的過程進(jìn)行了總結(jié)。一種高效的、實(shí)時的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方案是星地量子密鑰分發(fā)的關(guān)鍵,這種方案的提出將會推動全球范圍內(nèi)的星地量子通信網(wǎng)絡(luò)的建立。
[Abstract]:As a combination of classical communication and quantum mechanics, quantum information has become a new secure communication technology because of its unconditional security. Nowadays, the safe transmission distance of key in fiber channel has already reached the theoretical limit. It is difficult to realize long distance quantum key distribution through fiber channel. Considering the high stability and low loss of photons in the atmosphere, satellite based key distribution based on free space channel becomes one of the most feasible schemes to realize secure communication in the world. Due to the imperfections of the QKD system and the noise interference in the channel, the key will have a bit error rate (BER) after it is distributed, so it is impossible to use the key to secure communication. In order to solve this problem, data coordination is used to extract the key after distribution to ensure that the key obtained by both sides of the communication is identical. This paper first introduces the traditional cryptography and quantum key knowledge. The traditional encryption method is mainly based on the high complexity of decrypting the key. With the introduction of quantum computing, this encryption method based on decoding complexity is no longer secure. Fortunately, the security of quantum keys is guaranteed by the fundamental laws of quantum mechanics. The second chapter mainly introduces the basic principle of quantum key distribution and the related key distribution protocols. The third chapter focuses on the whole post-processing process of spaceground quantum key distribution, namely authentication and error checking, data coordination and privacy amplification. In chapter 4, we focus on some data coordination algorithms in quantum key distribution, and propose a new data coordination model based on Turbo code. Finally, the efficiency of data coordination based on Turbo code is obtained by model simulation. In chapter 5, the data coordination model of Turbo code is optimized and simulated. By optimizing the parameters of data coordination model, the error correction efficiency is improved by 15%. In order to further verify the feasibility of the model in practical application, we conduct a simulation experiment of spaceground quantum key distribution, and use Cascade and Turbo codes to coordinate the key data respectively. In the experiment, the key error rate is 3.43, and the final bit rate based on Turbo code data coordination is higher than that of Cascade. Compared with Cascade, the data coordination based on Turbo code can increase the bit rate by 8%. The feasibility of its application in the future quantum science experimental satellite is well verified by this simulation experiment. Chapter 6 is the summary of the whole paper, which mainly summarizes the concept of quantum key distribution, protocol and data post-processing, and summarizes the whole research process. An efficient and real-time data coordination scheme is the key of space-ground quantum key distribution. The proposed scheme will promote the establishment of a global satellite to earth quantum communication network.
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN918.4;O413

【參考文獻(xiàn)】

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1 蔡劍卿;程恩;;Turbo碼在量子密鑰數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)中的應(yīng)用[J];廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年03期

2 黃卉;王輝;;高速并行Turbo譯碼中的交織器技術(shù)研究[J];通信技術(shù);2008年06期

3 趙峰;王發(fā)強(qiáng);鄭力明;路軼群;劉頌豪;;量子密鑰分發(fā)誤碼協(xié)調(diào)算法分析[J];計算機(jī)工程;2007年12期

4 鄧智明;陳國鋒;;量子通信概論[J];中國新通信;2006年23期

5 張軍,彭承志,包小輝,楊濤,潘建偉;量子密碼實(shí)驗新進(jìn)展——13km自由空間糾纏光子分發(fā):朝向基于人造衛(wèi)星的全球化量子通信[J];物理;2005年10期

6 郭光燦;量子密碼——新一代密碼技術(shù)[J];物理與工程;2005年04期

7 薛鵬,郭光燦;量子通信[J];物理;2002年06期

8 吳令安;量子信息講座 第四講 量子密碼通信[J];物理;1998年09期

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1 劉洋;遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的相關(guān)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

2 印娟;自由空間量子通信實(shí)驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 吳光;長距離量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)[D];華東師范大學(xué);2007年

4 張衛(wèi)黨;Turbo碼的低碼重分布特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2005年

5 鄧富國;量子通信理論研究[D];清華大學(xué);2004年

6 劉東華;Turbo碼關(guān)鍵技術(shù)及Turbo原理的應(yīng)用研究[D];中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2003年

7 白寶明;Turbo碼理論及其應(yīng)用的研究[D];西安電子科技大學(xué);1999年

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1 梁福來;Turbo碼譯碼算法及交織器的研究[D];燕山大學(xué);2013年

2 鐘波;基于自由空間的量子通信算法研究[D];寧波大學(xué);2012年

3 王燕娜;低錯誤平層LDPC碼構(gòu)造研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

4 李浩;Turbo碼的優(yōu)化設(shè)計和性能仿真[D];西安電子科技大學(xué);2006年

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本文編號：1858797