基于光子轨道角动量的量子密钥分发协议的研究.pdf

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2、，题龙＇識姓名—赵生妹教提一公参ｙ导师＿‘二－＼‘？挂／学科专业信号与信息处理：．二ｉｋ广．’＇■？，：‘‘‘嘴■、？研究方向无线通信与信号处理技术Ｋ獨＿±淨申请学位类别王月论文提交日期三霎Ｉ；二五年四．，？－＇．．．？－？？；，．ＶＶ；’？＾，．＇１＇？＇＇＇＇■■■：？ｓｖ＾－Ｖ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究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

3、文中特别加臥标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果机构的学位或证书而使用过的材料。，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论义中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论丈及涉及相关资料若有不实。，愿意承担切相关的法律责任研究生签名：—日期；＞矿户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ｔｉｌ保留并向国家有关部口或机构送交论义的复印件和电子丈；档；可将；允许论文被查阅和借阅学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或

4、扫描等复制手段保存。本义电子文档的内容和巧质可封采用影印、汇编本学位论文一致。论文的内容相。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理涉密学位论义在解密后适用本授权书。’，研究生签名导师签名；；Ｗｆｌ心／杉：额聲日期ReaserchonQuantumKeyDistributionprotocolschemebasedonPhontonOrbitalangularmomentumThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDe

5、greeofMasterofEngineeringByYanLongSupervisor:Prof.ZhaoShengMeiApril2015摘要量子密钥分发(QKD)是一种被严格证明的无条件安全的通信方式。传统量子密钥分发方案存在很多漏洞，近年提出的与测量设备无关的量子密钥分发方案(MDI-QKD)有效地解决了探测器探测方面的漏洞。另一方面，光子轨道角动量是一种新型的量子信息载体，光子轨道角动量(OAM)取值无限，且不同光子轨道角动量间相互正交特性在量子密钥分发中得到了应用。本文主要研究了基于光子轨道角动量的高维量子密钥分发方案以及与测量设

6、备无关的光子轨道角动量量子密钥分发方案。论文的主要研究内容如下：（1）论文以BB84协议为基础，利用光子轨道角动量作为信息载体，结合诱骗态的技术，给出主动诱骗态和被动诱骗态两种诱骗态方法下的基于光子轨道角动量态的高维量子密钥分发方案。论文给出两种方案的理论推导过程，并通过MATLAB对方案的密钥率进行仿真。仿真结果表明，基于光子轨道角动量的高维量子密钥分发方案特性与二维方案相比，由于每个量子态携带的信息量增加为logd（d为维数），高维方案的密钥比特产生率得到提2高，密钥传输中的安全性也增强了。然后论文对主动诱骗态和被动诱骗态两种情况下的方案

7、进行了比较以及理论上的仿真，结果表明，与主动诱骗态方案相比，被动诱骗态方案的安全性更高，但密钥率有所降低。（2）波分复用技术可极大地提高通信系统的传输率。论文将波分复用技术应用到基于轨道角动量态的测量设备无关的量子密钥分发方案中，给出一种基于波分复用的OAM-MDI-QKD方案，论文对这一方案进行了理论分析，并给出了仿真结果。结果表明波分复用技术显著地提高了方案的密钥率。同时，论文给出一种非对称信道传输效率下的OAM-MDI-QKD方案，仿真结果表明，信道传输效率的非对称性降低了OAM-MDI-QKD方案的密钥率，减少了方案的安全传输距离。研

8、究表明在实际实验中通过调节信号强度可以改善非对称信道传输效率的量子密钥分发方案的密钥率，以非对称信道传输距离为例，当距离比率为0.8时，信号光强度μ=0.3与μ=0