量子密钥分发
量子密钥分发
QKD是基于Heisenberg测不准原理和量子不可克隆定理，其完全保密特性得到了证明。因此，至少在理论上，基于量子密钥的OTP能够解决通信数据的完全保密传输问题，但又因为这种综合应用具有体制上的简洁性、理想的完全保密性和简单的软硬件实现性能等，代表了密码系统发展和升级换代的一个趋势。
如果QKD在密钥分发速率方面取得了重大突破，比如达到50Mb/s，甚至达到1Gb/s以上，那么基于量子密钥的OTP就能够实现保密语音通信、一些重要数据的实时保密通信等，并且这种应用不存在所使用密钥或者密码算法可能存在安全漏洞的隐患。
这种系统应用无疑对现在的保密通信体制是一个极大的挑战!当然，寻找QKD在现代保密通信系统中的应用切入点是当务之急。
当前，其发展趋势主要包括：对基于单光子实验方案进行改进和完善，提高系统稳定性和效率，构建于经典通信系统兼容的应用系统；对基于量子纠缠、隐形传态等量子特性的实验方案进行深入研究，研究如何设计性能稳定的量子保密通信系统，并在通信距离和通信效率上取得突破。
量子密钥分发特点
量子密钥分发特点
量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是一种基于量子力学原理的加密通信技术，它具有许多传统加密方法无法实现的特点。以下是量子密钥分发的一些主要特点：
信息安全性：
量子密钥分发利用了量子力学的不可克隆性和观测影响原理，因此提供了绝对的信息安全性。通过量子态的特性，能够检测到任何对密钥传输的窃听行为。
量子态测量不可克隆性：
量子态的测量会对其状态进行破坏，因此窃听者无法在不被检测到的情况下复制传输的量子密钥。这一性质称为量子态的不可克隆性。
窥视效应：
量子密钥分发系统可以通过监测量子比特的状态来检测是否存在窃听行为，即窥视效应。窃听者的干预会引起量子态的变化，被检测到后可以中止通信或采取其他措施。
秘密性质不可分割：
量子密钥分发系统采用量子纠缠的特性，其中两个相关的量子比特是不可分割的。任何对其中一个比特的窃听都会立即影响到另一个，从而防止信息的泄露。
前向保密性：
量子密钥分发不仅能够保护传输中的密钥，还具有前向保密性。即使将来的量子计算机出现，也无法破解已经传输的量子密钥。
量子态的准确传输：
量子密钥分发依赖于精确传输量子态，因此需要使用光纤等通信介质。确保量子态的准确传输对系统的有效性至关重要。
适用于长距离通信：
量子密钥分发可以应用于长距离通信，克服了传统加密通信中由于信号衰减而产生的挑战。
安全性基于物理原理：
量子密钥分发的安全性是基于物理原理而非数学难题，这使得攻击者无法利用计算机算力的增加来突破系统。
总体而言，量子密钥分发作为一种创新的加密技术，提供了高度安全的通信手段，特别适用于对信息安全性要求极高的领域，如金融、政府通信等。然而，目前的量子密钥分发技术仍在不断发展和改进中。
什么是量子力学中的量子密钥分发
什么是量子力学中的量子密钥分发
量子密钥分发（Quantum Key Distribution，简称QKD）是利用量子力学特性来保证通信安全性的一种方法。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。
量子密钥分发的一个重要且独特的特性是两个通信用户能够检测到试图获得密钥知识的任何第三方的存在的能力。这源于量子力学的一个基本方面：任何对量子系统的测量通常会扰乱系统。试图窃听密钥的第三方必须以某种方式测量它，从而引入可检测的异常。通过使用量子叠加或量子纠缠和传输信息量子态可以实现检测窃听的通信系统。
如果窃听级别低于某个阈值，则可以产生保证安全的密钥（即窃听者没有关于它的信息），否则就不可能有安全密钥，并且通信被中止。使用量子密钥分发的加密安全性依赖于量子力学的基础，与传统的公钥密码学相反，后者依赖于某些数学函数的计算难度，并且不能提供任何关于逆转的实际复杂性的数学证明。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或者咨询专业人士了解更多信息。
浅析量子密码技术
TNOLOGYTRND1量子加密技术的基本原理量子密码学的理论基础是量子力学,其原理是“海森堡测不准原理”,传输的光量子是无法进行窃听的,如果有人进行窃听,将会对通信系统造成干扰和破坏,通信双方就会得知有人进行窃听,从而结束通信,生成新的密钥。“海森堡测不准原理”:<(△A)2><(△B)2>≥14|<(A,B)>|2从这个原理也可知,如果试图判定量子粒子的运动,就需要使用一种不完全确定的方法来改变它。这意味着如果遵从量子力学的法则,用光子来传送加密的密钥,就没有人能将它们偷走。因此对运输光子线路的窃听会破坏原通讯线路之间的相互关系,通讯会被中断,这实际上就是一种不同于传统需要加密解密的加密技术。另外,还有“单量子不可复制定理”。因为要复制单个量子就必须先做测量,量子信息是以量子态为信息载体,而测量必然会改变量子状态,对两个非正交的量子态不可以复制。它确保了量子密码的安全性,使得窃听者不可能采取复制技术来获得合法用户的信息。量子密码学主要完成了密钥分发的过程而非对传输消息的加密,因此,量子密码学更准确的称谓应该是量子密钥分发,他最大的安全特性是不再能够以传统方式探测单个量子信号。窃听者不能拦截与重传信息,因为量子力学中测量的结果不一定能反映量子状态的固有值。窃听者的测量必然使量子状态产生变化,当该消息被重传给指定接收者时,这些变化产生高错误率使得收发方可以检测出监听。目前,至少有三种主要的密钥分发系统协议:一是由S.Wiesner(1970),C.H.Bennett和G.Bras-sard(1984)提出的BB84协议,它的编码基于直线与对角线上的极化光子的状态矢量;二是由A.K.Ekert(1990)提出的EPR协议,它的编码基于纠缠态量子与Bell不等式;三是由C.H.Bennett(1992)提出的B92协议,它的编码基于量子的两个非正交状态矢量。2量子加密技术的优势量子加密技术优于传统的加密方法,是一种新的重要加密方法,它利用单光子的量子的不可复制的性质,借助量子密钥分配协议实现数据传输的可证性安全。量子密码具有无条件安全的特性(即不存在受拥有足够时间和计算机能力的窃听者攻击的危险),而在实际通信发生之前,不需要交换私钥,以避免面对面交换带来的麻烦和交换过程中存在的泄密和被窃取,同时还存在严重的密钥分配欺诈问题,可以说是“绝对安全”的。在常规的密码传输中,必须把加密方法由发送处传至接收处,在量子密码技术应用后,你只需要传输量子密码,不需要传递解密方法,因为它们在两个地方同时生成。所以就不存在密码在传输过程中被别人窃取的问题。又因为加密方法是随机的,所以连超级计算机也无法破译这种信息。况且,任何截取量子密码的方法都会改变量子的状态,密码窃取者获得的只是一些无用的信息,而信息的合法接收者此时通过量子状态的改变知道了量子密码曾经被人窃取过。此时,合法的信息接收者可以要求发送者生成新的解密图案。此外量子密码系统具有实时分配密钥,密钥的产生和分发与具体的用户无关等特点,使它具有单、双钥体制中所没有的特点。只要实现通信双方的身份验证,量子密码便可解决Catch22这个一直困扰着密码设计者的系统体制问题。3量子密码技术的应用目前,英国、瑞士和美国在量子密码术实验研究进展上较快。1970年美国科学家威斯纳最先提出量子密码设想。1984年,贝内特和布拉萨德提出了第一个量子密码术方案,称为BB84方案,由此开创了量子密码术的新时期。量子密码技术的主要应用是量子密钥的分配和存储。在1989年科学家们成功研制出世界上第一个量子密钥分配的原型样机时,它的工作距离仅为32厘米。1995年英国电信在长达30公里的光纤上实现了量子密钥的传送,差错率仅为1.2%～4%,在同一年瑞士日内瓦大学在日内瓦湖底铺设的23公里长民用光通信光缆中进行了实地表演,误码率为3.4%。1999年瑞典和日本合作,在光纤中成功地进行了40公里的量子密码通信实验。而美国洛斯阿拉莫斯国家实验室采用类似英国的实验装置,通过先进的电子手段,以B92方案成功地在长达48公里的地下光缆中传送量子密钥,同时他们在自由空间里也获得了成功。2001年,美国LosAlamos国家实验室的科学家们,称已经建立了新的极安全的卫星数据传输系统。2002年11月,日本三菱电机公司宣布,该公司研究人员用防盗量子密码技术传送信息获得成功,其实验中的传递距离长度已达87千米。中国量子密码研究起步较晚,中科院物理所于1995年以BB84方案在国内首次做了演示性实验,华东师范大学用B92方案做了实验。在2000年,中科院物理所与研究生院合作,在850纳米的单模光纤中完成了1.1公里的量子密码通信演示性实验。2007年3月国际上首个量子密码通信网络由我国科学家郭光灿在北京测试运行成功。这是迄今为止国际公开报道的惟一无中转、可同时任意互通的量子密码通信网络,标志着量子保密通信技术从点对点方式向网络化迈出了关键一步。2007年4月日本的研究小组利用商业光纤线路成功完成了量子密码传输的验证实验。浅析量子密码技术徐晶尹在峰(吉林省延边大学,吉林延吉133000)[摘要]量子加密技术优于传统的加密方法,是一种新的重要加密方法,它利用单光子的量子的不可复制的性质,借助量子密钥分配协议实现数据传输的可证性安全。[关键词]基本原理;优势;应用
基于BB84协议的量子密钥分发系统研究
第２３卷第６期 ２０１３年６月 计算机技术与发展
Ｃ０ＭＰＵ Ｉ＇ＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．６ Ｊｕｎｅ ２０１３
基于ＢＢ８４协议的量子密钥分发系统研究
黄开国，王衍波，张启业，王 晓，何敏
（解放军理工大学，江苏南京２１０００７）
摘要：量子密码技术提出以后，得到了人们的普遍关注，它是目前唯一能够证明的绝对安全的保密通信方式。随着量子 信息技术的发展，量子密钥分发技术开始从理论走向实际应用。为了研究在实际量子密钥分发系统中各部件对密钥分发 效率的影响，提高密钥分发速率，对基于ＢＢ８４协议的光纤量子密钥分发系统进行建模分析，研究了影响密钥分发效率的 参数。数值仿真表明：准单光子源中平均光子数和光纤长度是影响最终密钥协商速率的关键参数。为进一步提高量子密 钥分发系统的效率提供了参考。 关键词．ＢＢ８４协议；量子密钥分发；光子源频率；接收效率 中图分类号：ＴＦ３０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２０１３）０６—０１４７—０４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—６２９Ｘ．２０１３．０６．０３８
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＢ８４ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ
ＨＵＡＮＧ Ｋａｉ－ｇｕｏ，ＷＡＮＧ Ｙａｎ—ｂｏ，ＺＨＡＮＧ Ｑｉ—ｙｅ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ，ＨＥ Ｍｉｎ
（ＰＬＡ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃ，ｏｎｃｅｍｅｄ ｉｎ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ａｆｔｅｒ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ．Ｓｉｎｃｅ ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｏｎｌｙ ｗａｙ ｔｈａｔ ｃａｌｌ ｂｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔＯ ｅｌｉ－ Ｓｔｉｌｅ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍａｋｅｓ ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｇｏｅｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｆｏｒ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｈｏｗ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＢＢ８４ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｅｆｆｅｃｔｔｈｅ ｋｅｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ ｋｅｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃｍｏｄｅｌ ｒｅｌａｔｉｖｅｔＯｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｗａｓ ｒｅ－ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓｔｈｅ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｉｔｗａｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｈａｔ ａｖｅｒａｇｅ ｐｈｏｔｏｎ ｎｕｍｂｅｒｉｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｎ ｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒ ａｒｅｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒａｔｅ．Ｔｈｅｗｏｒｋｉｓ ｕｓｅｆｕｌｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏ－ ｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＢＢ８４ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｐｈｏｔｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
量子密钥分发技术的机遇与挑战
第１期 ２０１４年２月 ＩｉＩ鼋；舛譬曩雹豫学极
Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ ＣＡＥＩＴ Ｖ０１．９ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１４
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—５６９２．２０１４．０１．００５
量子密钥分发技术的机遇与挑战
陈晖，张文政
（保密通信重点实验室，成都６１００４１）
摘要：量子密钥分发（ＱＫＤ，ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）具有理想的理论安全性，近十年来得到了快 速发展。但是，理论上被证明完美的技术并不意味着一定能够实现完美的应用。一方面，越来越多
的研究表明，旁路攻击将是ＱＫＤ系统的一个主要威胁，而且针对实际ＱＫＤ系统的旁路攻击才刚刚
开始。另一方面，由于量子信号的传输不像经典电磁波那样具有很大的灵活性，致使ＱＫＤ很难与 传统通信网络进行无缝对接，也很难在广域网中得到广泛作用。另外，ＱＫＤ也不能解决身份识别
和数据存储安全等问题。因此，构建一个完善的ＱＫＤ系统安全及其测评体系将是ＱＫＤ得到实际 应用的重要因素，而构建一个完善的抗量子计算的新型密码理论体系将是确保未来信息安全的关键。
关键词：量子密钥分发；信息安全；密码；旁路攻击
中图分类号：ＴＮ９１８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５６９２（２０１４）０１－０２７－０５
Ｔｈｅ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ａｎｄ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ｏｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ＣＨＥＮ Ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ—ｚｈｅｎｇ （Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｌａｓｔ ｄｅｃａｄｅ，ｍａｎｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｎ ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（ＱＫＤ）ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｃｈｉｅｖｅｄ．
生活和工作中与量子信息相关的示例
生活和工作中与量子信息相关的示例
量子信息是一个广泛的概念，与我们日常生活和工作有许多的联
系。以下是一些与量子信息相关的示例：
1. 量子计算机：量子计算机是一种基于量子物理原理的新型计算
机，可以处理比传统计算机更复杂的问题。例如，计算质因数分解、
模拟量子系统、优化问题等。
2. 量子密钥分发：量子密钥分发是一种在保证安全的情况下，实
现安全通信的技术。简单来说，就是通过量子态的序列来传输加密密
钥，防止密钥被窃取或破解。
3. 量子电子学产品：现在有许多量子电子学的产品，例如量子传
感器和量子计量仪器。这些产品利用了量子特性，例如量子隧穿、量
子振荡等，以达到更精确的测量和分析。
4. 量子通信：量子通信是一种利用量子特性来传输信息的技术。
传统的通信方式会被退化或窃听，而量子通信则可以实现完美保密。
5. 量子加速器：量子加速器是一种利用量子技术的加速器。除了
用于粒子加速器、光源等科研领域，它还可以用于医学成像、飞行控
制和武器制造等领域。
总的来说，量子信息已经逐渐成为现代科技领域的前沿技术之一，
它将会在许多方面对我们的生活和工作产生革命性的影响。
量子密钥分发误码协调算法分析
第３３卷
、 １．３３ 第ｌ２期
Ｎｏ．１２ 计算机工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２００７年６月
Ｊｕｎｅ ２００７
・惆【士论文・ 文章编号：１００ ４２８（２ｏ０７）１２—ｏ０２２．＿ｏ３ 文献标识码：Ａ 中图分类号；ＴＰ３９１
量子密钥分发误码协调算法分析
赵峰，王发强，郑力明，路轶群，刘缀毫
（华南师范大学信息光电子科技学院光子信息技术广东省高校重点实验室，广州５１０００６）
囊要：误码消除是量子密钥分发过程的关键技术之一。分析了奇偶一汉明单向函数纠错算法的原理，给出了对原始量子密钥进行误码协调
的步骤及表达式，对这种算法的纠错能力进行了理论和实验分析。结果显示，当原始密钥误码率为ｌｌ％时，利用该纠错技术能够完全消除
误码，且最终密钥生成效率与密钥的原始误码率直接相关。 关悯：误码协调；奇偶比较；汉明码；量子密钥分发
Ｅｒｒｏｒ Ｒｅｃ０ｎｃｉｌｉａｔｉ０ｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ＺＨＡＯ Ｆｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｆａｑｉａｎｇ，ＺＨＥＮＧ Ｌｉｍｉｎｇ，ＬＵ Ｙｉｑｕｎ，ＬＩＵ Ｓｏｎｇｈａ０
（Ｌａｂ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １０００６）
［Ａｂｓｔ￣！Ｅｒｒｏｒ ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｓｔｅｐ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｒｒｏｒ
ｒｅｃｏｎｃｉｌｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ａｂｏｕｔ ｉｔ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｉｔ Ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ
基于非信任光源的诱骗态量子密钥分发
２０１１年４月 第３４卷第２期 湖南师范大学自然科学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３４ ＮＯ．２ Ａｐｒ．，２０１１
基于非信任光源的诱骗态量子密钥分发
陈明娟，刘 翔
（湖南师范大学物理与信息科学学院，中国长沙４１００８１）
摘要通过考虑Ａｌｉｃｅ设备内部的统计波动，研究了弱真空诱骗态量子密钥分配方案中该统计波动对双向 系统非信任源的密钥产生率和最大安全距离的影响．研究表明：该波动会在一定程度上降低密钥产生率和最大安 全传输距离． 关键词非信任源；统计波动；双向系统；弱真空诱骗态 中图分类号０４３２．２ 文献标识码Ａ 文章编号１０００－２５３７（２０１ １）０２－００２５－０５
Ｄｅｃｏｙ Ｓｔａｔｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｕｎｔｒｕｓｔｅｄ Ｓｏｕｒｃｅｓ
ＣＨＥＮ Ｍｉｎｇ－ｊｕａｎ，ＬＩＵ Ｘｉａｎｇ’
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｋ＋ｖａｃｕｕｍ ｄｅｃｏｙ ｓｔａｔｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｗｉｔｈ ｕｎｔｒｕｓｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ
ｅ￣ｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｋｅｙ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓａｆｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｆｉｎａｌ ｋｅｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ａｒｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｔａｆｆｓ— ｔｉｃ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｕｎｔｒｕｓｔｅｄ ｓｏｕｒｃｅｓ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ；ｔｗｏ—ｗａｙ ｓｙｓｔｅｍ；ｗｅａｋ＋ｖａｃｕｕｍ ｄｅｃｏｙ ｓｔａｔｅ
多用户量子密钥分配方案及协议设计
２０１２年１Ｏ月 第３９卷第５期 西安电子科技大学学报（自然科学版） Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ｏｃｔ．２０１２ Ｖｏ１．３９ ＮＯ．５
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—２４００．２０１２．０５．００２
多用户量子密钥分配方案及协议设计
刘晓慧 ，裴昌幸 ，聂 敏
（１．西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１； ２．西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西西安 ７１００６１）
摘要：在纠缠态和纠缠交换的基础上，提出一种多用户量子密钥分发方案及协议．该方案只需７／个量子信 道就可实现，２用户系统两两之间的密钥分发．量子交换中心通过纠缠交换建立量子信道，量子信道一旦建 立，系统中任意两个用户即可进行量子密钥分发．还探讨了系统容量问题，结合话务量的概念，给出了量子 Ｂｅｌｌ基测量单元数ｍ与用户数 的关系式。量子交换中心完成纠缠交换后不再介入密钥分发，从而保证了 通信的安全性． 关键词：多用户量子密钥分配；量子交换中心；纠缠交换｝Ｂｅｌｌ基测量 中图分类号：ＴＮ９１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０Ｏ１—２４ＯＯ（２Ｏ１２）Ｏ５—０００６一Ｏ６
Ｍｕｌｔｉ－ｕｓｅｒ ｑｕａｎｔｕｍ ｋｅｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
ＬＪＵＸｉａｏｈｕｉ 一，ＰＥＪ Ｃｈａｎｇｘｉｎｇ ，ＮＩＥ Ｍｉｎ。
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂ．ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｌｗｉｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖ．，Ｘｉ’ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｐｏｓｔ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）
量子密钥分发实验数据采集系统
第２８卷第６期
２００８年１１月 核电子学与探测技术 Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．６
Ｎｏｖ． ２００８
量子密钥分发实验数据采集系统
宋克柱，杨小军，张凌云
（中国科学技术大学近代物理系快电子学实验室，合肥２３００２６）
摘要：介绍了为验证量子密钥分发协议而设计的专用数据采集系统。目前，国外实验中通常采用 的是用Ｒｂ原子钟来做基准时钟的模拟系统，价格昂贵，相比之下本系统是采用全数字技术，利用现在功 能强大的现场可编程逻辑阵列（ＦＰＧＡ）来实现所有的逻辑，总线接口设计成ＰＣＩ插卡方式，使用方便， 容易升级，并提供多种工作模式，可以连续不问断的采样数据。所采样数据直接存储到计算机，为量子 密钥分发实验提供了一个简单、有力的实验工具。 关键词：量子密钥，ＰＣＩ接口，现场可编程逻辑阵列 中图分类号：ＴＰ２７４．１ 文献标识码： Ａ 文章编号：０２５８－０９３４（２００８）０６－１２９０－０５
现在，计算机网络发展迅速，应用领域在不
断拓宽，网络安全问题也越来越为人们所重视，
而网络安全的核心就是密码学的研究。基于 “海森堡测不准原理”的量子密码学的研究，在
理论上可以设计出无条件安全的密码。本文就
是为研究量子密码学中量子密钥分发实验所设 计的数据采集系统。
在量子密码学实验中，有一种量子密钥分
发协议（ＢＢ８４方案），其方案原理框图如图１所 述。图中有两个信息通道，一个是量子信息通 道，信息载体是光子；另一个公众网，就是传统
的通讯网络。在量子信息通道中，偏振光子源
产生一对偏振光子，偏振光子对通过光纤传送 到Ａｌｉｃｅ（发送者）和Ｂｏｂ（接受者），Ａｌｉｃｅ和
Ｂｏｂ通过光电转换模块分别检出偏振光子的偏 振状态（偏振光子的偏振方向就对应了数字系
统里的“０”和“１”）送到计算机存储，并按照密钥
分发协议来建立量子密钥。
本文所介绍的就是图ｌ中所示的数据采集 卡，它是整个实验设备的核心。