基于分束器的连续变量量子保密通信协议安全性分析

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量子通信是量子力学与信息科学相结合的产物,也是通信领域研究的热点问题。通过近三十年的发展,这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化方向发展。所谓量子通信的实用化就是指用实际的物理系统来构建量子信息传输系统的基本部件,用以可靠地实现各种量子信息处理任务。量子信息传输系统的基本部件包括量子(信源)信号发生器、量子信号传输通道、量子逻辑门和量子测量装置等。由于信号强度大、测量精度高、效率高等原因,连续变量量子通信正成为目前的研究热点,且是推动量子通信实用化的重要手段。目前量子通信研究主要涉及到量子密码通信、量子远程传态、量子密集编码等领域。本文对分束器模型下的量子保密通信问题展开研究,主要内容包括:利用Wigner特征函数方法研究相干压缩态作为输入光场时分束器的输出态的纠缠性质。结果表明,分束器为对称平衡分束器时输出光场纠缠度最大,且此纠缠度随压缩参数的增大而增大,为量子分束器模型下的量子密码通信下的连续变量QKD提供高效、可控的量子资源。讨论了反克隆攻击下基于连续变量EPR对的量子保密通信协议的安全性,分析了Eve(窃听者)控制量子通信通道条件下的个体反克隆攻击,探究了安全信息率与高斯克隆机中两分束器参数的关系,给出了该协议的的安全界限。讨论了分束器攻击下连续变量四态协议量子保密通信协议的安全性,分析了窃听者控制量子通信通道条件下的分束器攻击,探究了外加噪声与线性放大器G以及量子信道传输率的关系,采用了后测量方式进行密性放大方式,探讨了在分束器攻击下协议的安全性,发现后选择测量方式即使在大损耗量子信息通道中也能有效探测攻击者存在,保证了密码通信的无条件安全性。
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