基于RRDPS的量子保密通信技術(shù)研究.pdf

1、量子信息學(xué)是量子力學(xué)和信息學(xué)結(jié)合的交叉學(xué)科，采用量子力學(xué)的基本定律提供一種安全方式來(lái)實(shí)現(xiàn)私人信息交換。量子密鑰分配（Quantum Key Distribution, QKD）作為量子信息學(xué)的核心，通過(guò)在通信雙方之間共享安全密鑰實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全通信。在過(guò)去的30年，傳統(tǒng)QKD協(xié)議的設(shè)計(jì)依賴于監(jiān)控信號(hào)干擾并估計(jì)信息泄露數(shù)量的上限值，從而確保通信的安全。最常用的方式為利用接收信號(hào)隨機(jī)采樣得到的比特錯(cuò)誤率來(lái)估計(jì)相位錯(cuò)誤率。當(dāng)協(xié)議要求較高參數(shù)估計(jì)

2、精度，隨機(jī)采用并丟棄的信號(hào)增加，導(dǎo)致協(xié)議的效率降低。2014年 T. Sasaki等人提出 Round Robin Differencial Phase Shift Quantum Key Distribution(RRDPS QKD)。該方案無(wú)需通過(guò)測(cè)量監(jiān)控信號(hào)干擾就可保證最終密鑰的安全，有很好比特錯(cuò)誤容忍和有限長(zhǎng)度密鑰效應(yīng)。RRDPS利用激光脈沖序列就可實(shí)現(xiàn)與誘騙態(tài) QKD協(xié)議相比擬的最終密鑰生成率，成為高可行性實(shí)現(xiàn)QKD的方案。<

3、br>　　本文將增強(qiáng)量子密鑰分配的安全性和實(shí)用性作為出發(fā)點(diǎn)，主要從協(xié)議理論安全性分析、實(shí)驗(yàn)方案及改進(jìn)和對(duì)協(xié)議擴(kuò)展應(yīng)用幾個(gè)層面研究了RRDPS量子密鑰分配協(xié)議。具體工作如下：
　　1、從該協(xié)議的安全機(jī)制（RRDPS機(jī)制）、相位錯(cuò)誤率估計(jì)和密鑰率幾個(gè)角度對(duì)RRDPS量子密鑰分配協(xié)議展開安全性研究。并對(duì)被動(dòng)RRDPS協(xié)議的安全性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　2、介紹了四種RRDPS實(shí)驗(yàn)方案和可變延遲干涉儀設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各種方案進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分

4、析，從實(shí)驗(yàn)可行性和提高生成密鑰率的角度提出了基于平衡主動(dòng)可變延遲干涉儀的擴(kuò)展自由度DPS-RRDPS改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。
　　3、通過(guò)對(duì)糾纏態(tài)量子秘密共享（Quantum secret sharing，QSS）、單光子QSS和多方 QSS協(xié)議的研究，提出了基于 RRDPS機(jī)制的 QSS和量子秘密比對(duì)(Quantum Private Comparison, QPC)協(xié)議，并從協(xié)議正確性、外部Eve攻擊和惡意內(nèi)部參與者三個(gè)角度對(duì)提出的協(xié)議進(jìn)