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oe1(光电查) - 科学论文

43 条数据
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  • 光纤网络中偏振编码的量子密钥分发研究

    摘要： 量子密钥分发——一种对数字信息进行编码的过程——在商业应用中常采用光纤技术。光纤具有暗通道优势，且无需收发双方保持视距连接，使用便捷。为实现基于偏振编码的量子密钥分发协议，必须补偿光纤的双折射效应。这种由光纤制造杂质或环境条件变化引起的效应，会导致光在光纤中传输时其偏振态发生旋转。面对动态环境条件，需通过测试信号定期监测双折射效应，从而将每个光子的偏振状态适当补偿至原始状态。虽然正交态可同步补偿，但多数协议（如BB84和B92）需要非正交基矢集。本方案创新性地将偏振控制器固定在庞加莱球面上同时穿过两个基矢的平面上，无需为每个基矢单独配置补偿器，即可同步补偿两个非正交基矢。

    关键词： 密码学、光纤网络、量子密钥分发、偏振编码、单光子

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 量子密钥分发级联参数优化

    摘要： 量子密钥分发（QKD）协议主要包括基于量子信道的信号传输阶段和基于经典信道的后处理阶段，其中后处理阶段逐渐成为制约QKD高性能的瓶颈。信息协调（IR）是后处理中的关键步骤，级联算法因其优异的纠错性能被广泛应用于信息协调。本研究通过分析原始级联算法并调整参数来改进分区策略，在近最优条件下实现了更多错误的纠正。我们综合考虑协调效率与帧错误率来评估协议性能，仿真表明改进后的级联算法能在保证较小帧错误率的同时有效提升协调效率。总体而言，优化后的级联算法在最终密钥生成率方面表现更优。

    关键词： 信息协调、量子密钥分发、级联协议

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 一种高效的被动诱骗态参考系无关量子密钥分发方案

    摘要： 参考系无关的量子密钥分发（RFI-QKD）在理论和实验中均被证明是可靠且实用的，其本质上对缓慢变化的参考系具有鲁棒性。本文提出了一种基于参量下转换源的高效被动诱骗态RFI-QKD方案，通过分束器将闲频脉冲分成四个本地探测事件以提升RFI-QKD系统的性能。此外，我们论证了该方案中参考系的最差相对旋转情况。仿真结果表明，即使在最坏情况下，本方案仍能实现良好性能。

    关键词： 量子密钥分发、被动诱骗态、参考系无关

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 具有抗多激发效应的记忆辅助量子密钥分发

    摘要： 记忆辅助的测量设备无关量子密钥分发（MA-MDI-QKD）技术近期被提出，旨在利用现有或近乎可实现的量子技术来改善QKD系统的速率-距离性能。该技术的优势在于其所需的量子存储器条件比概率性量子中继器更宽松。然而早期研究表明，要超越传统无记忆QKD方案，MA-MDI-QKD协议中的量子存储器必须具备高带宽-存储积和短相互作用时间。在各类量子存储器中，基于系综的存储器能满足部分指标要求，但通常存在多重激发效应问题。为避免该缺陷，本文提出两种新型MA-MDI-QKD方案变体——均采用单光子源实现纠缠。第一种基于量子中继器中已知的纠缠分发技术，但即使使用理想单光子源也未能展现优势。通过溯源问题本质，我们继而设计出第二种方案：即便允许单光子源存在一定缺陷，该方案仍能超越单一无记忆系统。针对该方案，我们比较了不同类型基于系综存储器的密钥率表现，证明特定类别的原子系综可有效改善速率-距离特性。

    关键词： 量子密码学、量子网络、量子密钥分发（QKD）、量子存储器、单光子源、量子通信

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2018国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 济州(2018.10.17-2018.10.19)] 2018年国际信息与通信技术融合会议(ICTC) - 量子密钥分发的单迹侧信道分析

    摘要： 当前如迪菲-赫尔曼密钥交换等密钥交换协议的安全性基于数论难题的计算难度。然而，这些协议正面临随机数生成器缺陷、CPU算力提升、窃听者新型攻击手段以及量子计算机问世等威胁。量子密钥分发（QKD）通过量子特性实现密钥交换且无拦截风险，有效应对了这些挑战。近期QKD系统的发展实现了低误码率的稳定密钥生成，使其迅速成为具有商业可行性的方案。但需注意的是，尽管QKD系统的安全性由量子物理原理保障，其疏忽实施仍可能导致系统脆弱。本文首次针对即插即用型QKD系统提出侧信道攻击方法：通过获取Alice端相位调制器的单次电磁信号轨迹，我们将其划分为四类——对应BB84协议中比特与基矢组合的数量。研究证实该即插即用QKD系统存在侧信道攻击漏洞，必须采取相应防护措施。

    关键词： 即插即用、单迹攻击、量子密钥分发、侧信道攻击、电磁分析

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于偏振的即插即用测量设备无关量子密钥分发

    摘要： 测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）因能克服由不完美检测系统引发的所有安全漏洞而备受关注。我们在此提出一种即插即用型MDI-QKD（P&P MDI-QKD）方案：不可信中继节点Charlie持有激光器并向Alice与Bob发射光子，Alice（Bob）对入射光子进行偏振调制后将其返回给Charlie。Charlie采用改进型贝尔态分析仪（BSA）执行贝尔态测量（BSM）。相较于原始MDI-QKD方案，本方案利用单一不可信激光器作为光源，使信号光子完全一致并增强Hong-Ou-Mandel效应；其次，基于即插即用结构可自动消除光纤双折射影响，大幅提升系统稳定性；最后，我们改进的BSA能识别四组偏振编码贝尔态中的|Φ?+和|Φ?-，但无法区分|Ψ?+和|Ψ?-?；谑导适笛椴问哪Ｄ庀允?，该方案理论最大安全传输距离可突破280公里。

    关键词： 即插即用、测量设备无关、量子密码学、量子密钥分发

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 三体纠缠态的测量设备无关纠缠目击及其应用

    摘要： 纠缠见证在表征量子系统中具有重要作用。传统纠缠见证方案中的缺陷可能导致将分离态误判为纠缠态。测量设备无关的纠缠见证（MDIEW）被提出并证实可解决测量设备不完善的问题。然而迄今为止，MDIEW仅限于两体量子比特纠缠态。本文首次实现了多体纠缠态的MDIEW实验，基于八光子干涉仪实验检测了三体纠缠态的真实纠缠特性与纠缠结构。进一步利用验证的多体纠缠态，我们以测量设备无关的方式实现了量子随机数生成和开放目标量子密钥分发。本研究为构建稳健安全的量子网络迈出了重要一步。

    关键词： 量子密钥分发、量子随机数生成、多体纠缠态、纠缠目击者

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 高斯随机数发生器：为量子密钥分发在FPGA中实现

    摘要： 量子密钥分发是利用量子通信在双方之间建立共享密钥的过程。研究表明，具备高速运算与长随机周期特性的优质高斯随机数（GRN）发生器，能够确保量子通信系统实现无条件安全性与有效通信。本文提出采用现场可编程门阵列（FPGA）构建高斯随机数发生器，该方案可高速处理海量数据。我们对比了三种GRN生成算法：Box-Muller算法、极化判决算法及中心极限定理算法。实验证明，基于FPGA实现的极化判决算法不仅占用更少计算资源，且通过零假设检验证实其能产生高质量的高斯随机数。

    关键词： 现场可编程门阵列、数值建模、量子密钥分发、高斯随机数

    更新于2025-09-23 03:36:31

  • 多方量子密钥分发协议中的有限密钥效应

    摘要： 我们分析了两种多体量子密钥分发（QKD）协议的安全性：具体而言，我们提出了BB84协议的N体版本，并讨论了Epping等人（2017年《新物理学杂志》19卷093012期）提出的N体六态协议。该安全分析从已知的双体QKD结果推广至多体场景，并考虑了有限资源条件。在此框架下，我们通过采用最优策略——不确定性关系和后选择技术，推导出了这两种协议可实现密钥率的计算表达式。我们比较了这两种协议在有限资源和无限信号量两种情况下的性能表现。

    关键词： 有限资源、会议密钥协商、量子密钥分发、平滑熵的不确定性关系、有限密钥效应、安全性分析、多部分量子密钥分发

    更新于2025-09-24 08:03:29

  • [IEEE 2019年光子学北美会议(PN) - 加拿大魁北克市(2019.5.21-2019.5.23)] 2019光子学北美会议(PN) - 二极管泵浦Yb:CALGO与Yb:KYW激光器性能研究

    摘要： 量子密钥分发（QKD）是一项利用量子力学定律生成并分配无条件安全共享密钥的创新技术，用于密码学应用。然而，QKD仍是一项相对新兴的技术，其实系统实现与理想理论模型存在显著差异。本文基于OMNeT++离散事件仿真框架构建了一个建模体系，用于研究实现非理想性对QKD系统性能与安全性的影响。具体而言，我们通过极化型"制备-测量"BB84 QKD参考架构的建模与仿真，展示了研究器件缺陷与实际工程限制的能力。该参考架构使用户能够模拟和研究物理现象与系统级行为之间的复杂相互作用，这些相互作用代表了现实设计中的权衡考量。研究结果表明，该框架具有灵活模拟和评估现有、未来及概念性QKD协议与组件的能力。

    关键词： 系统性能、系统安全、量子密钥分发、建模与仿真

    更新于2025-09-19 17:13:59