【摘要】：當(dāng)今社會,小到個人大到國家對于通信安全性的要求越來越高。目前為止,常用的經(jīng)典通信加密方式,其安全性依賴于算法復(fù)雜度,它在理論上并不能保證絕對的安全性。隨著量子信息技術(shù)的快速發(fā)展,許多之前看似很安全的加密算法在強(qiáng)大的量子算法和性能更佳的量子計(jì)算機(jī)面前都顯得非常脆弱,隨時可能被攻陷。Bennett等人在上世紀(jì)八九十年代相繼提出量子通信的基本思想,隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展,基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信受到越來越多的學(xué)者的關(guān)注以及國家的重視。量子保密通信的優(yōu)勢在于量子力學(xué)的基本定律保證了量子密鑰分發(fā)的理論上的絕對安全性,這種本質(zhì)上的優(yōu)勢是經(jīng)典通信不具備的。經(jīng)過三十年的研究發(fā)展,量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)取得了很多理論與實(shí)驗(yàn)上的成果。本文首先回顧了量子密鑰分發(fā)協(xié)議的研究背景、量子密鑰分發(fā)的發(fā)展現(xiàn)狀、量子密鑰分發(fā)的基礎(chǔ)理論知識等并著重介紹作者對量子密鑰分配過程研究中的幾個方面。1、研究了三強(qiáng)度誘騙態(tài)與參考系無關(guān)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議的數(shù)值模擬仿真,同時考慮光源起伏效應(yīng)和統(tǒng)計(jì)起伏效應(yīng)。研究結(jié)果表明,標(biāo)記單光子源相比弱相干光源可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離,但是弱相干光源相比標(biāo)記單光子源在短距離通信下可以共享更高的成碼率;2、研究了弱相干光源、標(biāo)記單光子源、添加單光子相干態(tài)下參考系無關(guān)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議的數(shù)值仿真。數(shù)值仿真結(jié)果表明,添加單光子相干態(tài)相比其他兩種光源可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離和更高的成碼率;3、研究了新型被動式誘騙態(tài)SARG04協(xié)議的理論數(shù)值仿真并且對比傳統(tǒng)主動式誘騙態(tài)BB84協(xié)議和SARG04協(xié)議。數(shù)值模擬結(jié)果表明,雖然在短距離通信上,BB84協(xié)議有更高的成碼率,但是新型被動式誘騙態(tài)SARG04協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離。
【圖文】：

2.4.2 可以看出，WCS 光源下的 BB84 協(xié)議在短通信距離時比 HSPS 光源，不過 HSPS 光源下的 BB84 協(xié)議則可以實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的通信距離。原因在于態(tài)成分相比 WCS 要低，，更能夠抵抗信道不理想造成的損耗，所以 HSPS 能夠傳輸更遠(yuǎn)的距離。理論上， 如果不考慮光源起伏對成碼率和傳輸距離的誘騙態(tài) BB84 協(xié)議在傳輸距離和成碼率上應(yīng)該是無限逼近無窮誘騙態(tài)。 2.4.2 和圖 2.4.3 可以得知，光源起伏對系統(tǒng)的成碼率和傳輸距離都一定的源起伏效應(yīng)會導(dǎo)致更大的誤碼率，從而降低成碼率和傳輸距離。為了不斷系統(tǒng)的良好性能，改善激光源器件的性能是很有必要的。小結(jié)圖 2.4.3 三強(qiáng)度誘騙態(tài)下無窮脈沖下的 BB84 協(xié)議

BB84 協(xié)議使用的就是偏振編碼方案。偏振型編碼的量子密鑰分發(fā)協(xié)議的單、利于操作，偏振型編碼 QKD 系統(tǒng)的信道可以是光纖，也可以是空間間進(jìn)行的量子密鑰分發(fā)[60]。由于衛(wèi)星相對地面的位置時刻都在發(fā)生變化，而且沒有規(guī)律可循，我Alice 和 Bob 端的參考系是否保持一致，如果發(fā)生偏差，就需要不斷調(diào)整 方向的角度，使得通信可以正確的進(jìn)行。這個操作就是 Alice 和 Bob 校準(zhǔn)耗費(fèi)大量時間，增加了整個系統(tǒng)的通信復(fù)雜性，使得本就效率不高的地對信成碼率更低。同樣的，光子在光纖中的偏振變化會更進(jìn)一步加劇，它受到周圍溫度變化，環(huán)境震動等多種因素影響。雖然可以用保偏光纖替代普通個問題，但是這種方案并不能從根本上解決這個問題，同時這種方案的成規(guī)模商用推廣。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN918;O413

【參考文獻(xiàn)】

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1 叢爽;馮先勇;;量子系統(tǒng)狀態(tài)與Bloch球的幾何關(guān)系[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2006年

本文編號：2628054