针对传统量子密钥分配协议安全密钥传输距离较短，难以实现长距离量子保密网的问题，提出了基于量子存储和纠缠光源(EPS)的测量设备无关量子密钥分配协议及其网络模型。比较了直接预报量子存储、非直接预报量子存储与基于EPS 的量子存储的优劣，分析了基于量子存储和EPS 的测量设备无关量子密钥分配系统中密钥生成率与安全传输距离、存储器量子态保持时间的关系。仿真结果表明，基于EPS 的量子存储方案弥补了直接预报量子存储方案需要预报存储器的不足，安全传输距离远高于非直接预报量子存储方案，且当存储器的量子态保持时间T1 大于1 ms时，量子密钥生成率基本不再随T1 增大而增大。实验中采用双信道两用户网络模型，实际中可通过时分复用器和快速光开关实现单信道多用户的量子密钥分配网络。

量子密钥分配(QKD)网络是由网络节点按照一定的拓扑结构连接而成的。目前出现的QKD网络可根据其节点功能性分为3类: 光学节点QKD网络、信任节点QKD网络以及量子节点QKD网络。文章论述了QKD网络的研究进展, 对现有的3种网络的结构、性能进行了全面的对比分析。通过对比, 提出了一种高效实用的新型QKD网络方案。

对两种点到多点量子密钥分配系统的密钥生成效率和传输距离进行了分析,讨论了系统的 参数选取对它们的影响。分 析了诱惑态技术对这两种多用户系统的传输距离及密钥生成效率的影响。数据表明,结合诱惑态技术,可以将密钥传 输距离扩展为原来的2倍,以及将量子密钥分发效率提高1个数量级。对点到多点系统进行了功能扩展研究,提出了 可实现任意两用户间密钥共享的协议。该协议无需其它的硬件要求,易于实现。

对基于微弱相干脉冲的量子密钥分发网络的安全性进行了分析。在该量子密钥分发网络中，由于光学节点的插入损耗及用户之间量子信道损耗的影响，窃听者可以实施路径攻击来获取量子信息。这种路径攻击不会改变脉冲中的光子数分布及系统的密钥生成速率，且这种窃听行为可以利用量子信道的损耗进行隐藏。数据分析显示，即使诱惑态技术也无法防范路径攻击对密钥分发网络安全的威胁，而且随着平均光子数的增加，这种威胁越强。因此，在对量子密钥分发网络系统参数进行选择时，必须考虑路径攻击的影响。