基于光子軌道角動(dòng)量的量子密鑰分發(fā)協(xié)議的研究.pdf

1、量子密鑰分發(fā)(QKD)是一種被嚴(yán)格證明的無(wú)條件安全的通信方式。傳統(tǒng)量子密鑰分發(fā)方案存在很多漏洞，近年提出的與測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)方案(MDI-QKD)有效地解決了探測(cè)器探測(cè)方面的漏洞。另一方面，光子軌道角動(dòng)量是一種新型的量子信息載體，光子軌道角動(dòng)量(OAM)取值無(wú)限，且不同光子軌道角動(dòng)量間相互正交特性在量子密鑰分發(fā)中得到了應(yīng)用。本文主要研究了基于光子軌道角動(dòng)量的高維量子密鑰分發(fā)方案以及與測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)的光子軌道角動(dòng)量量子密鑰分發(fā)方案

2、。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）論文以BB84協(xié)議為基礎(chǔ)，利用光子軌道角動(dòng)量作為信息載體，結(jié)合誘騙態(tài)的技術(shù)，給出主動(dòng)誘騙態(tài)和被動(dòng)誘騙態(tài)兩種誘騙態(tài)方法下的基于光子軌道角動(dòng)量態(tài)的高維量子密鑰分發(fā)方案。論文給出兩種方案的理論推導(dǎo)過(guò)程，并通過(guò)MATLAB對(duì)方案的密鑰率進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，基于光子軌道角動(dòng)量的高維量子密鑰分發(fā)方案特性與二維方案相比，由于每個(gè)量子態(tài)攜帶的信息量增加為log2d（d為維數(shù)），高維方案的密鑰比

3、特產(chǎn)生率得到提高，密鑰傳輸中的安全性也增強(qiáng)了。然后論文對(duì)主動(dòng)誘騙態(tài)和被動(dòng)誘騙態(tài)兩種情況下的方案進(jìn)行了比較以及理論上的仿真，結(jié)果表明，與主動(dòng)誘騙態(tài)方案相比，被動(dòng)誘騙態(tài)方案的安全性更高，但密鑰率有所降低。
　?。?）波分復(fù)用技術(shù)可極大地提高通信系統(tǒng)的傳輸率。論文將波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到基于軌道角動(dòng)量態(tài)的測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)方案中，給出一種基于波分復(fù)用的OAM-MDI-QKD方案，論文對(duì)這一方案進(jìn)行了理論分析，并給出了仿真結(jié)果。結(jié)果表

4、明波分復(fù)用技術(shù)顯著地提高了方案的密鑰率。同時(shí)，論文給出一種非對(duì)稱信道傳輸效率下的OAM-MDI-QKD方案，仿真結(jié)果表明，信道傳輸效率的非對(duì)稱性降低了OAM-MDI-QKD方案的密鑰率，減少了方案的安全傳輸距離。研究表明在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度可以改善非對(duì)稱信道傳輸效率的量子密鑰分發(fā)方案的密鑰率，以非對(duì)稱信道傳輸距離為例，當(dāng)距離比率為0.8時(shí)，信號(hào)光強(qiáng)度μ2=0.3與μ2=0.5相比較，當(dāng)μ2=0.3時(shí)，方案可容忍傳輸損耗更高，遠(yuǎn)距