传输距离对实际量子密钥分发系统的影响

基于BB84协议原理,搭建偏振编码的长距离点对点实际量子密钥分发实验系统.利用该实验平台完成了5,10,15km 3种不同传输距离的量子密钥分发实验,并对系统主要参数实时采集进行数据分析.实验结果表明:随着发送端与接收端量子光纤信道距离的增加,在统计时间内,系统分段成码率降低,信号态和诱骗态误码率上升,系统产生的密钥量降低.     

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。     

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…     

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.     

多边类型LDPC码的构造及其在多维协调中的应用

数据协调是连续变量量子密钥分发系统的一个关键环节。为了解决纠错码的码长过长,导致计算量过大,难以应用到实际环境的问题,文章采用随机构造算法构造出基矩阵,并利用准循环算法对基矩阵进行扩展,构造出一组码率为0.1的多边类型LDPC码,并将之应用到多维协调方案中。仿真结果表明,当信噪比为0.16时,选择1×10³码长的基矩阵并结合500倍扩展因子扩展而成的校验矩阵译码性能最优,成功地将码长缩短了一半。相应的协调效率为93.4%,帧错误率低至6.8%,译码平均迭代次数为49.99。该矩阵的构造为连续变量量子密钥分发系统在中短距离的应用提供了有力保障。     

相位编码量子密钥分发系统相位补偿方法研究

本文详细比较了基于相位编码量子密钥分发系统的各种相位补偿方法,对目前提高相位编码相位稳定性的方法进行了总结,并对利用有效提高相位编码量子密钥分发系统相位稳定性的方法进行了分析和展望.     

引领世界量子通信技术前沿研究

正非常高兴来解读十大科学进展的第一项成果,"实现星地千公里级量子纠缠和密钥分发及隐形传态"。单量子态的传输是一切量子通信的基础,但是这个单量子态有一个特点,跟经典信号不一样,它不能放大,因此在地面传输过程中,无论是在空气中,或者是在光纤中,它都有损耗,距离越长,损耗越大,距离太长了,量子通信就做不下去了。目前在地表的最远距离的纪录是400公里,但是已经把一切的理论和技术手段用到了极     

用于连续变量码率自适应的数据协调方案

量子密钥分发能够使得合法通信双方共享一组无条件安全的密钥。数据协调是量子密钥分发过程中非常重要的一个环节,能够对密钥分发过程中产生的错误进行纠错。低密度奇偶校验(LDPC)码是一种性能接近于Shannon极限的信道纠错码,适用于高效的数据协调。为了达到高的协调效率,需要根据信道的信噪比适当地选择最佳的LDPC码的码率。我们提出了一种适用于高斯调制连续变量量子密钥分发的码率可调的数据协调方案:当信道信噪比发生变化时,使用码率调整技术对数据协调过程中每一级LDPC码的码率进行适当地调整,从而确保数据协调的效率在一定信噪比变化范围内能够保持。     

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。     

一种新的量子密钥分发、认证协议

为了提高量子密钥的分发效率,降低信道要求,并在密钥分发过程中实现身份认证,提出了一种新的量子密钥分发协议,在该协议中载波光子的发送与接收仅由一方完成.该协议只有一条量子信道,通过在量子信道的中段对光子进行偏振调制,可将欲传递的信息附加到光子上;同时,该协议通过通信双方的共享信息进行身份认证,避免了以往同类协议中不安全的经典信道.该协议属于偏振光类型的量子传输协议.当收发均由一方进行时,能有效地提高光子的利用效率,并增强安全性能.     

2021年中国十大科技成果盘点

一、我国成功构建了世界首个天地一体化的量子通信网络 1 月,中国科学技术大学潘建伟团队与中科院上海技术物理研究所等单位合作,构建了世界上首个天地一体化量子通信网络.量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式.科研人员在量子保密通信"京沪干线"与"墨子号"量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700 多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个卫星对地自由空间高速QKD 链路的广域量子通信网络,实现了星地一体的大范围、多用户量子密钥分发.     

面向Lippold安全模型的无证书两方认证密钥协商协议

【目的】通过分析Lippold安全模型中的会话部分密钥泄露伪装攻击(P-KCI),发现现有无证书密钥协商协议存在安全缺陷，无法抵挡会话部分密钥泄露伪装攻击。【方法】总结了Lippold安全模型中会话部分密钥泄露伪装攻击的8种不同密钥组合泄露攻击，利用这些攻击，分析了现有无证书密钥协商协议的安全缺陷。【结果】提出了一种可以完全抵挡P-KCI攻击的高效无证书两方认证密钥协商协议，并扩展了eCK(extended extended-Canetti-Krawczyk)模型，证明了本协议的安全性。【结论】与现有的同类协议相比，本文协议安全性有较大提高且计算损耗降低了28.4%.     

基于纠缠交换的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的效率,提出了一种基于纠缠交换的密钥分配方案。该方案无需交换经典信息且不要进行任何酉操作,通信双方通过纠缠交换并利用贝尔测量即可生成密钥;除去少量用于检测量子信道安全的量子位,其余量子位都可以用来生成密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成密钥的两个比特位。利用Stinespring Dilation定理证明了该方案的安全性并给出了效率分析。     

基于偏振追踪的卫星量子密钥分配研究

卫星量子密钥分配是克服基于光纤密钥分发中距离限制的有效途径,偏振追踪技术是卫星量子密钥分配的关键技术。在光地面站和卫星之间的自由空间中进行量子密钥分配时,由于卫星的运动往往造成光子偏振态发生变化。为实现移动终端间基于偏振的量子密钥分配,本文提出基于偏振追踪机制量子密钥分配的通用参考框架,实现接收端在不需要有关发射端方向信息的前提下,仅通过检测标光信号即可判断收发方参照共同偏振基的向量。另外,本文还设计了采用上述框架的自由空间量子密钥分配原型系统。     

量子密码术及其通信

根据海森伯不确定性原理,任何窃听者无法窃听量子密码通信中的信息而不被发现,本文主要讲述了量子密钥生成与分发的基本原理,举例进行了说明,并介绍了两种量子密码系统。     

口腔碘泡虫宿主新纪录及种群分化研究

【目的】研究口腔碘泡虫(Myxobolus oralis)宿主新记录及种群分化。【方法】基于形态特征、18Sr DNA序列相似度、遗传距离、变异位点、系统发育以及18Sr RNA序列V4区二级结构的预测,对口腔碘泡虫江西种群和湖北种群进行了比较分析。【结果】口腔碘泡虫江西种群与湖北种群形态学特征基本一致;两种群18Sr DNA序列相似度为99%,变异位点数为6个,遗传距离为0.003,18Sr RNA序列V4区二级结构无差异;口腔碘泡虫湖北种群先于江西种群分化出来。【结论】口腔碘泡虫与宿主可能并未经历协同进化的自然历史 过 程;口 腔 碘 泡 虫 可 能 先 寄 生 于 异 育 银 鲫(Carassius auratus gibelio),然后少数个体偶然发生宿主转移事件而进入鲫(Carassius auratus auratus)体内并在长期的进化中逐渐适应这种新的寄生关系,最终形成新的种群或亚种。
     

SIP协议量子身份认证与密钥协商方案

针对现有SIP协议安全方案无法检测窃听、以及经典密码体制面临量子计算攻击时的脆弱性问题,提出了一种将量子用户身份认证及密钥协商与SIP协议结合的方案。SIP服务器制备三粒子W态并将其中两个粒子分发给SIP用户,首先对随机插入的粒子进行测量以检测窃听,然后通过量子操作与测量验证用户身份;密钥协商阶段,三方不需制备与分发新的W态,仍基于持有的W态进行随机测量,SIP用户根据有效测量结果生成初始会话密钥.性能分析表明本方案能够对抗伪装攻击与窃听攻击,有效提高SIP协议安全性。     

荆州碘泡虫寄生部位种群分化

【目的】研究荆 州 碘 泡 虫(Myxobolus kingchowensis)寄 生 于 同 种 宿 主 不 同 寄 生 部 位 的 种 群 分 化 及 系 统 发 育 关 系。【方法】对荆州碘泡虫不同种群及相似物种的形态和它们18Sr DNA 序列的变异位点、相似度、遗传距离、AT 碱基比进行比较,分析了它们的系统发育关系。【结果】荆州碘泡虫重庆胆囊种群、武汉肌肉种群和武汉肾脏种群的形态学特征基本一致。各种群18Sr DNA 序列相似度为98.8%~100.0%,遗传距离为0.000~0.009,变异位点数为3~12个,AT 碱基比(53.29%)高于 GC碱基比(46.71%)。荆州碘泡虫不同种群及相似物种的系统发育树分为两大枝,孢子前端平滑且钝圆的的物种聚为一枝,孢子前端较尖的物种聚为了另一枝;鳃寄生的碘泡虫整体处于该系统发育树的基部。【结论】寄生于异育银鲫(Carassiusauratus gibelio)上不同器官部位的荆州碘泡虫已出现种群分化;孢子形态上相似的碘泡虫物种具有更近的亲缘关系;较之于肌肉、肾脏、胆囊、骨骼肌、鳔和肠寄生的碘泡虫而言,鳃寄生碘泡虫分化较早。