單光子量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的理論模擬與分析.pdf

1、通信技術的發(fā)展隨著相關硬件及其理論的發(fā)展已經(jīng)有了前所未有的進步。在通信過程中，人們關心信息在傳輸過程中的安全性和保密性。如何正確地連接通信雙方(或多方)，并使信息在他們之間能夠準確、安全、秘密地傳輸成為通信技術的關鍵技術之一。 本文在充分掌握了量子密鑰研究現(xiàn)狀的基礎上，本文針對量子密碼通信自由空間信道和光纖信道中的傳輸率和誤碼率展開了研究。量子通信實際上由兩個階段完成：第一階段通過量子信道進行量子通信，進行密鑰的通信；第二階段在

2、經(jīng)典信道中進行，主要負責密鑰的協(xié)商，探測竊聽者是否存在，然后確定最后的密鑰。量子密鑰協(xié)議的無條件安全性能主要建立在量子不可克隆定理和Heisenberg的測不準原理兩大理論基礎上。 在自由空間量子密鑰分配中，單光子源采用具有泊松分布的高度衰減激光脈沖，量子密碼術協(xié)議采用BB84協(xié)議。通過引入量子信道傳輸率、單光子捕獲概率、測量因子和數(shù)據(jù)篩選因子，建立了量子誤碼率理論模型，給出了量子誤碼率的表達式。對于自由空間量子信道，引起量子誤

3、碼率的主要因素是光學元件、探測器暗噪聲和空間光學環(huán)境，并對這些因素進行了分析。針對低軌衛(wèi)星一地面站間鏈路和地一地鏈路，進行了量子誤碼率的數(shù)值仿真研究。結果表明，在低軌衛(wèi)星一地面站，地面站和地面站間進行量子密鑰分配是可行的，限制自由空間量子密鑰分配鏈路距離的主要因素是探測器暗噪聲和空間光學環(huán)境。 在光纖信道中，運用量子薛定諤方程，通過計算傳輸光場干涉強度，來分析光纖色散和損耗對量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)誤碼率的影響。在分析過程中，量子密碼術