高效长距离测量装置无关量子密钥分发协议的研究.pdf

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1、单位代码：１０２９３密级：公开考皮《像硕女化Ａ？１Ｉ论文题目：高效长距离测量装置无关量子密钥分发协议的研究学号１２１３０１２５２０姓名＾导师赵生妹教授专业学位类别工程硕±－类型＾审全日制专业（领域）电子与通信工程论文提交日期二〇■—六年四月Studyonhighefficientandlong-distancemeasurementdeviceindependentquantumkeydistributionThesisSubmit

2、tedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangTaoSupervisor:Prof.ZhaoShengMeiApril2016南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。尽我所知，，除了文中特别加示注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过

3、的材料。一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献巧己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。六々沁Ｖ％日期＜．．研究生签名：：化午南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可采用影印。、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文本文电子文跨的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）

4、授权南京邮电大学研巧生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。￣沁研究生签名：亦诲导师签名：日期：＾摘要测量装置无关量子密钥分发（MDI-QKD）协议能够解决量子密钥分发协议中因为测量设备引起的安全漏洞，并将通信距离延长为原来的两倍。但是，更高密钥产生率和更长距离的新型协议是MDI-QKD协议研究的重要方向。论文将脉冲位置调制（PPM）技术与MDI-QKD协议相结合，获得了一种高效率的MDI-QKD协议；同时，论文利用量子存储器来实现量子中继器功能，并将量子存储器应用于MDI-QKD协议中，获得了长距离的M

5、DI-QKD协议。论文具体工作如下：（1）论文提出了一种极化编码下的基于PPM调制的高效MDI-QKD协议，将PPM调制和MDI-QKD协议结合，Alice、Bob端由激光器产生的弱光脉冲，经过极化编码后，通过PPM调制和诱骗态处理发送给第三方Charlie，基于Charlie的BSM的公开测量结果，Alice和Bob间提取安全密钥。论文给出密钥产生率的公式推导和数值仿真。结果表明：极化编码下的基于PPM调制的MDI-QKD协议的密钥产生率与原始的协议相比，密钥产生率得到了较大提高。（2）在此基础上，论文结合轨道角动量态(

6、OAM)编码特性，给出一种OAM编码下的基于PPM调制的高效MDI-QKD协议，将PPM调制和OAM-MDI-QKD协议相结合，对该协议进行系统描述，给出了密钥产生率的公式推导和数值仿真。结果表明：OAM编码下的基于PPM调制的MDI-QKD协议的密钥产生率与原始的协议相比，密钥产生率得到了较大提高。同时，由于OAM编码解决了极化编码方案中基的依赖性问题，所以将这两种不同编码方案下的协议相比较，可知OAM编码下的协议性能更好。（3）论文给出了一种基于量子存储的长距离OAM-MDI-QKD协议，利用量子存储器实现量子中继器功

7、能，有效地延长量子密钥分发（QKD）协议的通信距离，在此基础上给出协议详细描述和理论推导，最后进行数值仿真。结果表明：基于量子存储的长距离OAM-MDI-QKD协议的密钥产生率比原始的OAM-MDI-QKD协议显著提高；并且将OAM-MDI-QKD协议的密钥安全传输距离延长到500km以上，比原始的至少延长了175km。关键词：测量装置无关量子密钥分发，轨道角动量，脉冲位置调制，量子存储器IAbstractMeasurement-device-independentquantumkeydistribution(MDI-QK

8、D)protocolcouldremovethesecurityloopholescausedbymeasurementdeviceinthequantumkeydistributionprotocol,anddoublethecommunicationdistance.However,higherke