實(shí)用化量子通信若干理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子通信是量子物理學(xué)與信息學(xué)深入交叉而誕生的新興前沿學(xué)科。當(dāng)前量子通信領(lǐng)域包括了量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子秘密共享、量子數(shù)字簽名、相對(duì)論量子比特承諾、量子指紋識(shí)別、量子中繼、量子數(shù)據(jù)鎖等方向。量子態(tài)疊加原理是量子物理學(xué)的核心，利用量子態(tài)相干疊加效應(yīng)可以讓量了通信協(xié)議相比于經(jīng)典通信協(xié)議擁有更多的優(yōu)勢(shì)。由于這些優(yōu)勢(shì)的存在，激發(fā)了研究者們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)中不斷的探索，將不同的量子通信協(xié)議朝向?qū)嶋H的應(yīng)用方面推進(jìn)。當(dāng)前量子密鑰分發(fā)實(shí)用化技術(shù)發(fā)展

2、十分迅猛，例如基于光纖傳輸?shù)木删€和滬杭干線都將在今年底建設(shè)完成，而基于自由空間傳輸?shù)氖澜缡最w量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”和執(zhí)行包括空地量子密鑰分發(fā)任務(wù)的天宮二號(hào)相繼成功發(fā)射升空。
　　然而隨著實(shí)用化量子密鑰分發(fā)的發(fā)展，研究者們發(fā)現(xiàn)理論中的證明與實(shí)際的系統(tǒng)之間存在差異，而這些差異將會(huì)給實(shí)際系統(tǒng)帶來漏洞從而出現(xiàn)針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的量子黑客攻擊。例如針對(duì)多光子源的光子數(shù)分離攻擊和探測(cè)器的強(qiáng)光致盲攻擊等。因此研究實(shí)際系統(tǒng)的安全性是量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域最重

3、要的課題之一。相比于量子密鑰分發(fā)，其他量子通信協(xié)議如量子指紋識(shí)別、量子數(shù)字簽名和量子秘密共享等都還處于早期的理論研究和原理性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)階段，離實(shí)用化的目標(biāo)還相對(duì)遙遠(yuǎn)。
　　本論文作者在博士期間主要的工作包括，量子密鑰分發(fā)、量子指紋識(shí)別、量子數(shù)字簽名的理論和實(shí)驗(yàn)研究。具體的利用相干疊加態(tài)理論模擬了測(cè)量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)，得到了更高的安全成碼率和安全傳輸距離;研究了誘騙態(tài)方案的基于Bell不等式的測(cè)量設(shè)備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)理論;給出