量子密钥分发系统中非可信光源的信源监控方案研究

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本文的目的是提出解决实际双路量子密钥分发(QKD)系统的“非可信光源”问题的被动式信源监控解决方案.   首先,本文介绍了当今密码体系的缺陷和量子密码术的起源,沿袭量子密码术的发展介绍了其安全性证明方法.指出实际双路系统不满足已有安全性证明的前提,需要新的安全性分析框架.   其次,分析了目前国际上针对实际双路系统存在“非可信光源”问题提出的主动式光源监控方案,接下来详细分析了能克服其实用性缺陷的被动式光源监控方案,并分别在平均光强探测器(APN)和光子数解析探测器(PNR)两种探测器模型下研究了采用BB84协议的双路系统的安全性证明,解析的给出了安全码率公式.特别的在PNR探测器模型下,重点研究了采用期望极大化(EM)算法从光电子分布推断光子数分布的问题,并结合误差分析推导算法下的码率公式,完成光源监控器的后处理算法分析.实验上首次完成了“非可信光源”的信源监控,用实际实验数据分别得到两种光源模型下的安全码率.   然后,针对更能有效抵御光子数分离(PNS)攻击的SARG04协议,提出了其双路系统同样存在“非可信光源”问题,传统的安全性分析方法不再适用.给出了完整的安全性分析方法,得到了“非可信光源”下的安全码率公式.更进一步,提出采用实验室常用的阂值探测器和可变衰减器(VOA)来构建PNR探测器,通过监控码率公式中的若干关键参数,提升了系统安全性,进一步推动了QKD的实用化进程.   最后,对于双路QKD系统中“非可信光源”的解决方案做了总结和展望.  
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