1 国网安徽省电力有限公司信息通信分公司, 安徽 合肥 230061
2 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司), 江苏 南京 211000
3 南京南瑞国盾量子技术有限公司, 江苏 南京 211000
量子密码是量子理论和密钥学相结合的产物,是量子保密通信的重要组成部分。量子秘密共 享(Quantum secret sharing, QSS) 是量子密码的核心内容之一,它可以在不完全信任的通信双方间传递密钥,引起了国内外研究人员的高度关注。提出了一种基于诱骗态的BB84协议的量子秘密共享方案。Alice先产生一系列的弱相干脉冲串,并对该脉冲串进行偏振调制,然后通过分束 器分成两束,再分别对这两束脉冲通过诱骗态调制器进行强度调制后,分别发送给Bob和Charlie; Bob和Charlie 分别对发送过的脉冲进行测量并公 布结果,随后三方通过经典信道进行对基,通过协商和私密放大获得最终的安全的密钥。方案减少了量子比特产生器和测量器的数量,降低了 量子通信的费用,为量子秘密共享实用化提供了一种可参考的方法。
量子光学 量子秘密共享 诱骗态 BB84协议 quantum optics quantum secret sharing decoy states BB84 protocol
1 合肥工业大学工业与装备技术研究院, 安徽 合肥 230009
2 科大国盾量子技术股份有限公司, 安徽 合肥 230088
基于时分复用技术,采用一个单光子探测器(SPD)设计了基于BB84协议的 量子密钥分发(QKD)系统。 在接收端不同偏振态信号光的光路上依次增加6 m的延时光纤,使得不同偏振态信号光到达SPD的时间相应地依次相 差30 ns。在信号光与同步光精准同步的前提下,接收端对不同偏振态信号光的探测门进行编号, SPD在不同编号的 探测门处探测相应的偏振态光子。安全分析表明该QKD系统能够经受窃听者采取的截取-重发攻击,确保通信安全可 靠。该QKD系统成功应用于520 m的QKD实验,成码率为4.00 kbps, 误码率为1.5%。
量子光学 量子密钥分发 时分复用 BB84协议 探测门 quantum optics quantum key distribution time-multiplexing BB84 protocol detecting gate
研究了具有优秀安全性的PBC00协议。为了便于制备偏振态与实现协议, 将PBC00协议的偏振态改为|1〉、|0〉和|+〉。为了分析协议的安全性, 假设窃听者使用截获重发的方式对量子密钥分发(QKD)过程进行窃听, 分析了窃听者可能使用的测量基矢, 计算得出由窃听者引起的密钥错误率。介绍了以BKM07协议为基础的改动后的三量子态QKD方案, 分析了其安全性。研究结果表明, 改动后的PBC00协议具有更好的发现窃听者的能力, 且易于实现, 具有实际应用的潜力。
量子光学 量子通信 BB84协议 三量子态量子密钥分发协议 安全性分析 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 122702
空军工程大学信息与导航学院,陕西 西安 710077
针对采用偏振编码的卫星量子通信中的偏振保持问题,研究了大气散射和卫星与地面站间相对 运动对量子偏振态相位和对准的具体影响。仿真分析了量子偏振态相位延迟和对准误差对系统量子误码 率的影响,提出了一种新的BB84协议与半波片旋转相结合的偏振补偿方案。该方案通过对准提前量补偿的 加入弥补原有补偿方案补偿过程中不能进行通信的缺陷,可基本实现零角度偏振误差,保证卫星量子通 信的安全可靠性,且因该方案仅需在原有系统上添加一个半波片,易于实现。
量子光学 偏振补偿 BB84协议 偏振误差 相位延迟 量子误码率 quantum optics polarization compensation BB84 protocol polarization error phase delay quantum bit error rate
1 南京邮电大学信息物理研究中心 应用物理系, 江苏 南京 210003
2 南京邮电大学信号与信息处理研究院, 江苏 南京 210003
基于BB84协议,利用挑战-应答机制,提出了一种量子密钥分发协议。发送 方Alice和接收方Bob通过安全信道共享三个不同的Hash函数(H1,H2和H3), 以及随机比特串SAB0。 在每次密钥分发时,Alice产生随机比特串SAr(挑战信息)和SAk(密钥),结合H1和SAB0,基 于BB84协议产生光子串SAp; Alice将SAr和SAp发送给Bob,Bob接收 到对应的SBr和光子串SBp; Bob利用SBr,结合H1和SAB0,基于 BB84协议对光子串SBp进行测量得到SBk。理想情况下共享密钥SAr=SBr。 另外,Bob利用SBr,SBk,SAB0及H2产生应答序列SB2; Alice和Bob利用各 自拥有的序列及H3分别产生序列S~A0和S~B0,并对各 自的SAB0做更新。在密钥分发过程中光子的利用率为100%,该协议既有BB84协议类似的安全性,又有单向身份认证功能。
量子光学 量子密钥分发协议 挑战-应答机制 BB84协议 光子利用率 身份认证 quantum optics quantum key distribution protocol challenge-response mechanism BB84 protocol utilization rate of photons identification authentication
北京航空航天大学电子信息工程学院,北京 100191
为了改善BB84协议防窃听的能力,在BB84协议的基础上提出用M(M=3,4,5…)对量子态实现量子密钥分配。为了检测其安全性,用截获-重发的方式对量子密钥分配过程进行窃听,窃听者分别采用两种检测光子状态的方法:在M组基中随机选取一种基和用Breidbart基测量,并在这两种窃听方法下分别通过计算机仿真探究M值与安全性能的关系。仿真结果表明:用多对量子态实现量子密钥分配时,发现窃听者的能力与BB84协议相同,而窃听者可以获取的正确信息要比窃听BB84协议获取的正确信息少。从而提高了量子密钥分配的安全性。
量子密码 量子密钥分配 多对量子态 BB84协议 quantum cryptography quantum key distribution multiple pairs of states BB84
为寻找当前量子技术在实际系统中应用的切入点, 文章研究并分析了当前量子通信的主要技术, 特别对QKD(量子密钥分配)相关协议发展过程及成熟度进行了理论分析。考虑到现有量子器件技术的制约, 总结出基于诱骗态的BB84协议是当前最成熟的QKD协议, 量子安全直接通信、量子离物传态等技术是量子通信发展的方向。
量子通信 单光子 BB84协议 纠缠态 量子密钥分配 quantum communication single photon BB84 protocol entangled state QKD
南京邮电学院,应用数理系,江苏,南京,210003
给出了窃听者采用各种窃听策略,使用最先进的仪器(段-郭概率量子克隆机)的条件下BB84协议的非一般安全性分析,推导出Eve使用段-郭概率量子克隆机时,Alice和Bob间的码差错率下降为20.7%,这说明BB84协议的安全性仍然有效.最后用BB84协议对量子密钥生成与分发进行了程序模拟.
BB84协议 量子密钥 量子不可克隆定理 段-郭概率量子克隆
1 华南师范大学信息光电子科技学院,广州,510631
2 华南师范大学物理系,广州,510631
基于实际量子密钥分配系统中所使用的强衰减的激光脉冲并不是单光子,量子密钥分配的信道不是无损耗的,窃听者的技术能力也不是无限的这些具体问题,采用了分束窃听与截获重发窃听策略相结合的方案讨论了窃听问题并给出了合法用户在筛选后的密钥中所能容忍的误码率上限.
量子密钥 BB84协议 光子数统计分布 窃听策略
