基于连续变量的量子密钥分发系统中长距离传输技术与安全性研究.pdf

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1、题目：基于连续变量的量子密钥分发系统中长距离传输技乂写安全株研祭＿＿学号：２０１２０１０３０４姓名一：王天？？？－专业：．＿＿通信与信息系统‘？．导师．：顾腕化ｒ‘：节，＇学院＇■：億息光子学光通信研巧瞭．，：味．窜霞爭月，扣．’．．．，．，，罕幕，密级：保密期限：＇站：《种《大琴博±学位论文ｍ题目：暮于连续变量的量子密钥分发系统中长距离传输技术与安全性研究０１２０１０３０４学号：

2、２王天一姓名：专业：通信与信息系统导师：顾腕化学院：信息光子学与光通信研巧院２０１５年６月１１日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机一构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申

3、请学位论文与资料若有不实之处一，本人承担切相关责任。＞〇＾＾（本人签名：Ｓ６Ｕ：表日期关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被査阅和借阅；学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释；本

4、学位论文属于保密巧年解密后适用本授权书。非保密论文注释：授权书。本学位论文不属于保密范围，适用本本人签名：心日期：Ｖ０ｆｖＣ．＾；如／ｒ＇谷／，导师签名：日期：谷摘要基于连续变量的量子密钥分发系统中长距离传输技术与安全性硏究摘要量子密钥分发是基于量子物理原理保证信息安全的重要方法，是理论上绝对安全的信息加密传输方式，也是实用化程度最高的量子信息技一术之。量子密钥分发主要包括离散变量和连续变量两大主要技术途径。基于单光子类协议的离散变量技术虽然

5、己经取得畳著成果，但是其量子态制备和探测等技术难度极高。连续变量量子密钥分发采用光场态的正则分量来编码信息。基于相干态的连续变量量子密钥分发协议发送端使用半导体激光器和光调制器来制备信号态，接收端使用光电二极管构建。的平衡零拍探测器来进行探测，在成本和可靠性上具有独到的优势虽然连续变量量子密钥分发正在快速向实用化迈进，但仍有问题尚。未解决由于在安全性理论证明时没有考虑实际物理器件的非理想性，连续变量量子密钥分发在实际应用环境下的安全性仍有隐患，系统安全传输距离和安全

6、码率离实际需求也有差距。本文即针对连续变量量子密：钥分发协议中的长距离传输技术与安全性问题展开研究，内容包括１．利用无噪线性放大器提升存在光源噪声时连续变量量子密钥分发的传输距离。为提升存在光源噪声时的系统安全码率与最大传输距离，本文提出了接收端在探测前对信号实施概率性放大的方案。利用无噪放大操作在相空间上的协方差矩阵变换公式，推导出当光源噪声为可信噪■。声时，，系统在联合纠缠克隆攻击下的码率表达式并进行了数值仿真仿真结果表明，，虽然与信号态为理想相干态条件下的放大

7、效果存在差距线性无噪光放大器仍然能够有效提升系统的最大传输距离与噪声抗性。２．分析了光源噪声对双路连续变量量子密钥分发系统的影响。本文对光源噪声被窃听者控制和不被窃听者控制两种情况分别进行讨论。当，它可Ｗ被等效为信道的过量噪声光源噪声为不可信噪声时；为可信噪声时则可利用分束片和双模压缩态其进行建模。针对这两种情形的仿真结果表明，光源噪声会严重影响实际密钥分发系统的安全性。相比之下，可信模型比不可信模型具有更高的安全码率。这是由于可信模型并一未高估窃听者的能力，是更为合理

8、的种假设。仿真结果还表明在存在光源噪声时，双路系统的性能依然优于单路系统。３。．建立了基于混态纠缠的光源噪声新模型光源噪声对系统的影响一。在于降低对信息的测量的精确性，而非直接改变信息本身从这思路Ｉ出发，本文对相干态的纠缠等效模型从纯态纠缠推广到混态纠缠，利用非最大纠缠的内秉特性来模拟光源噪声。此模型与分束片模型的区别在于光源噪声的产生过程只改变携带信息的量子态，而不会对信息产生任何影响。本文还证明了漏态纠缠模型与包含高斯光源噪声的制备－测量模型