实际qkd系统的安全性分析

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1、硕士学位论文实际QKD系统的安全性分析SecurityAnalysisonPracticalQKDSystem温轩哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O236.2学校代码：10213国际图书分类号：519.85密级：理学硕士学位论文实际QKD系统的安全性分析硕士研究生：温轩导师：包革军教授申请学位：理学硕士学科：运筹学与控制论所在单位：理学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN918.6;U.D.C:O413DissertationfortheMasterDegreeinScienceSecurityAnaly

2、sisonPracticalQKDSystemCandidate：WenXuanSupervisor：ProfessorBaoGejunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OperationalResearchandCyberneticsAffiliation：DepartmentofMathematicsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要量子密钥

3、分发（QuantumKeyDistribution,QKD）是一种能使通信双方共享无条安全密钥的密钥分发手段，其安全性得到量子力学基本原理保证。自1984年Bennet和Brassard提出首个具有里程碑意义的QKD协议（BB84协议）以后，人们对QKD进行了广泛研究，又提出了许多其他协议，如EPR协议等。这些QKD协议已陆续在理论上被证明是无条件安全的，而这里的理论无条件安全性证明都是建立在QKD系统设备理想的假设下。然而，实际QKD系统存在很多不满足理论假设条件的因素，如实际QKD系统中采用的光源通常是微弱激光脉冲光源，无法满足QKD协议中单光子光源的要求。实际QK

4、D系统的非理想可能导致一些安全隐患，研究实际QKD系统的安全性对于推动QKD技术的应用具有重要的理论意义和实际意义。本文首先从QKD的实际物理模块和后处理两个方面，分析了实际QKD系统中存在的安全问题，并主要针对实际光源为多光子光源且光脉冲数有限的情况，分析实际QKD系统的安全性。具体研究内容如下：基于Lindeberg-Levy中心极限定理提出了一种估计QKD系统计数率和误码率[21]的方法，比Cai和Scarani文章中的估计方法得到的计数率和误码率的上、下界更紧凑，然后利用此估计方法给出了有限码长下实际系统的安全码率下界计算公式，并对两种估计方法得到的安全码率进行

5、了数值模拟。仿真实验表明，本文的参数估计方法得到的实际QKD系统安全码率比文献[21]的更高。从经典信息论安全和量子信息中可组合性安全两种安全定义出发，对有限码长下的实际QKD安全性进行了分析。Bennett的安全性分析理论假设Eve获取的信息量是已知的，而实际系统中我们只能对泄露的信息量进行估计。因此，需要考虑有限码长效应，本文将有限码长考虑到安全分析模型中，根据有限码长下的安全码率，改进了Bennett的安全性分析理论，并给出了有限码长实际QKD系统中最终密钥信息泄露量的上界公式。此外，本文还基于可组合性的对有限码长下的QKD安全性进行了分析。关键词：量子密钥分发；

6、BB84协议；有限码长；安全码率；安全性I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractQuantumkeydistribution(QKD)isameanofdistributingunconditionalsecretkeybetweentwoparties,it’ssecurityguaranteedbyquantummechanics.Since1984,BennetandBrassardproposedthefirstthelandmarkQKDprotocol(BB84protocol),QKDbecomeahotresearchtopicinthefiel

7、dofcryptographyanddepthstudiedbythemajorityofscholars.ThenscholarsproposemanyotherclassicQKDprotocol,suchasEPRprotocol.UnconditionalsecurityoftheseQKDprotocolsintheoryhavebeenstrictlyproved,butpracticalQKDsystemexistnon-idealfactorsthatdoes’tmeetthetheoreticalassumptions.