三量子态密钥分发系统研究

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1、学号：S15010062硕士学位论文三量子态密钥分发系统研究研究生姓名：王者学科、专业：物理学、光学二○一八年四月分类号：密级：公开UDC：编号：三量子态密钥分发系统研究RESEARCHOFTHREE-STATEQUANTUMKEYDISTRIBUTIONSYSTEM学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：物理学（070207）研究方向：非线性物理及计算物理申请学位级别：硕士指导教师：王晓茜研究生：王者论文起止时间：2016.09—2018.04摘要通信安全是国家信息安全以及社会经济活动的基础，量子保密通信能够有效的解决信息传输过程中的安全问

2、题，成为当前信息网络安全解决方案的核心。量子密钥分发协议是量子保密通信的重要组成部分，本文首先介绍了由SimonJ.D.Phoenix,StephenM.Barnett,AnthonyChefles提出的使用三个非正交量子态作为信息的载体实现的量子密钥分发协议，简称为PBC00协议。为了便于所需偏振态的制备并提高协议在实验中的稳定性，将PBC00协议所需的量子态进行修改。计算了改动后的PBC00协议的安全性并与半量子三量子态密钥分发协议相比较，发现改动后的PBC00协议具有更为优秀的抵抗窃听者的能力。因此针对改动后的PBC00协议，模拟了该协议的密钥生成率随着传输距离

3、变化的曲线图，分析了影响传输距离的主要参数。为了可以在实验中实现该协议，对该协议软件和实验光路进行方案设计，并讨论方案的可行性。为三量子态密钥分发协议的发展提供一定的理论基础。关键词：量子通信三量子态密钥分发协议PBC00协议安全性分析IABSTRACTCommunicationsecurityisthefoundationofnationalinformationsecurityandsocialeconomicactivities.Thequantumcryptographycommunicationcaneffectivelysolvesthesecurityp

4、roblemsofinformation,anditbecomesoneofthemostimportantaspectfornetworksecuritysolutions.Akeyapplicationofquantumcryptographyiscalled“quantumkeydistribution”(QKD).Inthisthesis,weconsidertheQKDprotocolwhichisimplementedbySimonJ.D.Phoenix,StephenM.Barnett,AnthonyChefles,whichiscalledthePBC

5、00protocol.Thisprotocolusesthreenon-orthogonalquantumstatesasinformationcarriers.Forthepurposeofpreparatingoftherequiredpolarizationstateeasilyandimprovingthestabilityoftheprotocolintheexperiment,wemodifythepolarizationstateofthePBC00protocol,andthesecurityarecalculatedandcomparedwithth

6、esemi-quantumthree-statequantumkeydistributionprotocol.ItisfoundthatthemodifiedPBC00protocolhasbetterresistancetoeavesdroppers.WealsoinvestigatedtheinfluenceoftransmissiondistanceonthekeygenerationratechangeofthemodifiedPBC00protocolbyusingnumericalsimulations.Furthermore,westudythemain

7、parameterswhichaffectthetransmissiondistance.WeconsidertheexperimentofthePBC00protocol,sowegivetheschemetochangethesoftwareandopticalimplementation,andthefeasibilityanalysesoftheschemeareperformed.Thisthesisprovidesacertaintheoreticalbasisforthethree-statequantumkeydistribution