基于后选择研究连续变量量子密钥分配的有限密钥效应

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1、国内图书分类号：0413．1国际图书分类号：539．8西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级三委二二级姓名塞』釜申请学位级别王堂亟±专业通信量信：垦丕统指导老师渣炷数援二零一四年五月ClassifiedIndex：0413．1U．D．C：539．8SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisl

2、MIIILU111111111111111111111lY2576190FⅢITE．KEYANALYSISOFCONT玳UOUS-VA砒ABLEQUANTUMKEYDIST对BUTIONWITHPOST-SELECTIONGrade：2011Candi

3、date：DongLiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpecialty：CommunicationandInformationSystemSupervisor：Prof．WeiPanMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密刚使

4、用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：割冬日期：训仰‰目；口日指导老师签名：3许日期：b叶年b19I如日西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．基于后选择对高斯协议中的非转换协议的有限密钥效应进行了研究，同时分析了协议结合使用后选择和逆向协调时的优势。结果表明：结合使用后选择和逆向协调使得协议对损耗和附加噪声有更好的容忍性，同时，有限密钥效应对协议密钥率的影响主要通过影响信道传输率和附加噪声来实现：一方面，信号数的减少会引起信道传输率的减少和附加噪声的增加，从而降低协议的密钥率；另一方面，传输率的变化也对传输率和附加噪声

5、有影响，但不管传输率是大是小，都会导致密钥率的减少。2．基于后选择对离散调制协议中的二态协议和四态协议的有限密钥效应进行了研究，并与非转换协议进行了对比，同时重点对四态协议有限密钥率的计算过程进行了具体的推导。对比得出：二态协议和四态协议对损耗的容忍性比非转换协议强，然而，由于虚拟非高斯纠缠的影响，二态协议从渐近方案到非渐近方案的密钥率差距比非转换协议的密钥率差距大，四态协议从渐近方案到非渐近方案的密钥率差距只在损耗值非常低时比非转换协议的密钥率差距小；同时还得出，四态协议能达到的传输距离比二态协议长，并且要达到较好的性能时所要求的信号数也比二态协议少。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在

6、导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：铡冬日期：Ⅵf晔眇目西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要在实践中，量子密钥分配(QKD)所能交换的信号数始终是有限的，由此有限密钥效应成为QKD在实际应用时必须考虑的一个问题。目前，有限密钥效应的研究主要集中于离散变量(DV)协议，然而，由于连续变量(CV)协议的实施相对简单，本论文将就CVQKD的有限密钥效应进行研究。同时为了达到

7、较高的密钥率，CVQKD将采用后选择来提高协调效率。具体研究内容如下：(1)介绍了CVQKD所涉及到的高斯态和高斯幺正：具体分析了CV协议的量子通信过程，在本文考虑的准备和测量(P&M)方案中，发送端的态准备原则上可被描述为基于纠缠(EB)方案，接收端执行理论上可获得更高密钥率的外差检测，从接收端的角度看，窃听者在有损的高斯噪声信道上执行的集体高斯攻击相当于从分束器分接出了部分的发送信号并注入了一个热态；描述了CV协议的经典通信过程，在纠错(EC)阶段，使用逆向协调来打破直接协调的3dB损耗极限并提高传输距离；简单介绍和比较了本文所研究的高斯协议和离散调制协议这两大类CV协议。(2)针对高

8、斯协议中的非转换协议进行了有限密钥效应的研究，并分析得出结合使用后选择和逆向协调时协议的优势。高斯协议中主要的两个有限密钥效应为不完善的协调效率和参数估计，不完善的协调效率使得高斯协议无法达成长距离的密钥分配，此处考虑使用后选择来提高EC阶段的协调效率，即只保留相关度较高的变量；参数估计阶段主要对计算密钥率所需的信道传输率和附加噪声进行了估计，有限密钥效应会引起传输率的减小和附加噪声的增大，进而导致密钥率的降低。分析数值