基于相位编码的诱骗态量子密钥分发系统的优化

基于相位编码的边带干涉量子密钥分发系统具有稳定性高、多通道复用传输等优点,适用于量子通信网络;但是在边带干涉量子密钥分发中直接应用诱骗态协议时会带来安全漏洞.通过优化载波比(1.06)克服了安全漏洞,在25 km光纤中实现了稳定的诱骗态量子密钥分发,通过优化实验参数系统每脉冲成码率最大为1.28×10~(-4) bit.     

基于诱骗态方法的量子密钥分发

诱骗态量子密钥分发方法成功地解决了光子数分离攻击的安全性漏洞,并且使得人们实现了长距离的量子密钥分发.回顾了量子密钥分发的发展过程,从BB84协议至三强度诱骗态方法的实现.并且详细叙述了如何通过输入参数来获得绝对安全密钥的成码率.     

光纤信道压力对实际量子密钥分发误码率的影响

基于BB84协议原理, 构建压力环境下偏振编码的点对点实际量子密钥分发系统, 进行光纤信道压力作用下的量子密钥分发实验, 并采用半正定算子测量方法建立误码率分析模型. 实验结果表明： 相同作用力下, 误码率随作用角度的增加而增大, 与仿真结果相同; 相同作用角下, 误码率随作用力的增加呈平缓的震荡上升趋势, 但当作用力超过某一临界值时, 误码率会迅速提高, 逼近极限值, 迫使量子密钥分发系统重新建立连接.     

光场压缩态与纠缠态的增强及量子信息网络

光场压缩态和纠缠态是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源.文章简要介绍光场压缩态和纠缠态的增强及其在量子密钥分发、连续变量多组分纠缠态光场的制备、量子通信网络和量子计算中的应用.     

光子相位调制偏振编码/解码量子密钥分发系统

基于B92协议,提出相位调制实现偏振编码/解码的量子密钥分发实验系统方案。通过相位调制可以实现对光子偏振和相位的精确补偿,降低误码率。用算符来描述实验系统中的光学器件,态函数来描述光子的偏振态,算符对态函数的作用反映了光子偏振态的变化,便于理解光子偏振态的演化。这种编码的方案具有传输距离大和编码效率高的特点,而且经济、实用。     

高效量子密钥分发系统协议研究

本文详细比较了各类量子密钥分发系统协议的密钥生成效率,对目前提高量子密钥分发协议效率的方法进行了总结,并对利用单光子多比特量子态提高量子密钥分发系统效率的方法进行了分析和展望。     

基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议

提出了一种基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议.它建立在纠缠量子系统的内部关联的基础上,双方通过共享纠缠量子系统和做单粒子量子测量建立起共享的密钥.与传统的只能生成随机字符串作为密钥的量子密钥分配协议不同,利用该协议,双方可以以任意指定的字符串作为共享的密钥.量子力学的定律保证了该协议的无条件安全性.除了单粒子量子测量之外,不需要做任何复杂的量子操作,因此它更容易实现,健壮性更好.     

基于准单光子光源的非正交诱惑态量子密钥分配

基于准单光子光源HSPS(heralded single photon source),推导了非正交(SARG04)三诱惑态(真空态和2个弱光强态)量子密钥分配方案。为了降低实现难度,将2个弱光强态合并,提出了简化的二诱惑态方案(真空态和一个弱光强态)。此方案将主动诱惑态方案和被动诱惑态方案相结合,不舍弃接收者检测结果中发送端探测器没有响应的脉冲集合,而是用来估计参量和生成密钥。数值仿真表明,被动诱惑态思想的加入,提高了密钥生成效率;二诱惑态方案的密钥生成效率非常趋近于无穷诱惑态方案的理论极限值;在实现难度相同的条件下,SARG04协议的密钥生成效率和传输距离都高于BB84协议。     

首科园地

百公里远距离量子通信既保密又安全日前,由清华大学、中国科技大学等机构组成的联合研究团队,在远距离量子通信研究上取得重大突破,在国际上率先实现绝对安全距离大于100公里的量子保密通信。科学家们采用诱骗信号方法在国际上率先实现了以弱激光为光源、绝对安全距离大于100公里的量子密钥分发。这是我国科学家继五光子纠缠态制备与操纵、自由空间量子纠缠分发以及复合体系量子态隐形传输等重要研究成果后,在量子通信实验领域取得的又一国际领先的研究成果。植物无糖组培环境控制技术取得突破北京科技协作中心协办日前,由中国农业科学院农…     

世界上首个天地一体化量子通信网络问世

量子通信,看到这个词,你一定不觉得陌生。它主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两个类型,具有无法被窃听和无法被计算破解的绝对安全性,是未来保障网络信息安全的一种非常有潜力的技术,近年来多次登上热搜榜。     

A universal coherent source for quantum key distribution

We propose a concept of universal coherent source for quantum key distribution. The weak coherent pulse （WCP） and heralded single photon source （HSPS） are the most common photon sources for state-of-art quantum key distribution （QKD）. However, there exists a prominent crossover between the maximal secure distance and the secure key generating rate in short and middle distance if one applies these two sources in a practical decoy state quantum key distribution. It is shown that by combining the heralded pair coherent state （HPCS） photon source and the practical decoy state method together, one can not only strengthen the maximal secure transmission distance, but also improve key generat- ing rate at short and medium distance. Moreover, the advancement in key generating is not confined in the particular protocol utilized and can be easily checked for both BB84 and SARG protocol. Finally, we clearly demonstrate how the HPCS-based decoy method works effectively and feasibly by proposing an efficient HPCS-based ＂1 signal＋2 decoy＂ state method,     

An error-free protocol for quantum entanglement distribution in long-distance quantum communication

Quantum entanglement distribution is an essential part of quantum communication and computation protocols. Here, linear optic elements are employed for the distribution of quantum entanglement over a long distance. Polarization beam splitters and wave plates are used to realize an error-free protocol for broadcasting quantum entanglement in optical quantum communication. This protocol can determine the maximum distance of quantum communication without decoherence. Error detection and error correc-tion are performed in the proposed scheme. In other words, if there is a bit flip along the quantum channel, the end stations (Alice and Bob) can detect this state change and obtain the correct state (entangled photon) at another port. Existing general error detec-tion protocols are based on the quantum controlled-NOT (CNOT) or similar quantum logic operations, which are very difficult to implement experimentally. Here we present a feasible scheme for the implementation of entanglement distribution based on a linear optics element that does not need a quantum CNOT gate.     

Active phase compensation of quantum key distribution system

Quantum key distribution （QKD） system must be robust enough in practical communication. Besides birefringence of fiber, system performance is notably affected by phase drift. The Faraday-Michelson QKD system can auto-compensate the birefringence of fiber, but phase shift is still a serious problem in its practical operation. In this paper, the major reason of phase drift and its effect on Faraday- Michelson QKD system is analyzed and an effective active phase compensation scheme is proposed. By this means, we demonstrate a quantum key distribution system which can stably run over 37-km fiber in practical working condition with the long-time averaged quantum bit error rate of 1.59% and the standard derivation of 0.46%. This result shows that the active phase compensation scheme is suitable to be used in practical QKD systems based on double asymmetric interferometers without additional devices and thermal controller.     

基于极化码的单步量子密钥分发后处理

量子密钥分发结合一次一密的加密方案可以在理论上保证通信的无条件安全性。然而,量子密钥后处理过程中的误码纠错和密性放大两个步骤引入了较高的处理延时,影响了最终安全密钥生成速率以及量子密钥分发系统的实用性。故此,本文提出一种基于极化码的单步高效量子密钥后处理算法,根据Wyner窃听信道模型分析合法通信双方以及窃听者的信道容量,设计可同时满足可靠性和安全性的极化码码字结构用于量子密钥分发后处理,从而实现在一次编译码步骤中同时完成误码纠错和密性放大,将两个处理步骤合二为一,降低了系统复杂度和处理延时。实验结果表明,在量子比特误码率[0,0.08]范围内,所提出算法可同时满足纠后误码率10-7的可靠性条件以及窃听信息量10-14的安全性条件,码长为220比特时,译码吞吐率可达3Mbps,采用并行算法的译码吞吐率可达86Mbps。     

Superconducting nanowire single-photon detection system and demonstration in quantum key distribution

We developed a superconducting nanowire single-photon detection(SNSPD) system based on Gifford-McMahon cryocooler for quantum communication applications.Environmental factors which may influence the system performance are intensively studied.Those factors include temperature fluctuations,the ambient magnetic field and the background radiation.By optimizing the bias circuit,the stability of SNSPD system to electrical noise and disturbance was effectively enhanced,thus making it more suitable for field application.A 4-channel SNSPD system with quantum efficiency higher than 4% at the dark count rate of 10 Hz for λ=1550 nm is integrated and applied into a quantum key distribution(QKD) experiment.QKD was successfully carried out over 100 km optical fiber with the final secure key rate of 1.6 kbps and the quantum bit error rate of less than 2%.     

量子信息安全技术

自从BB84量子密钥分配协议提出以来,量子加密技术得到了迅速发展,以加密技术为基础的量子信息安全技术也得到了快速发展。为了更全面地、系统地了解量子信息安全技术当前的发展状况和以后发展的趋势,文中通过资料查新,以量子加密技术为基础,阐述了量子密钥分配协议及其实现、量子身份认证和量子数字签名、量子比特承诺等多种基于量子特性的信息安全技术的新发展和新动向。     

柱形量子点qubit的振荡周期

通过精确求解能量本征方程获得柱型量子点中的电子能态,并利用电子的基态和第一激发态构造一个量子比特．对GaAs量子点的数值计算表明：量子点能量随半径或柱高的增大而减小;量子比特的振荡周期随半径或柱高的增大而增大．     

基于GHZ态的三方量子安全直接通信

利用Greenberger-Home—Zeilinger态的纠缠特性,提出一个三方量子安全直接通信方案,参与者通过对Greenberger—Home—Zeilinger态进行单粒子幺正操作,编码其一比特经典消息,最后每个参与者都可根据自身的秘密消息获得另外两个参与者发送的秘密消息。此外,对协议在理想情况下的安全性进行简要的分析,表明该协议是安全的。