包邮光纤信道连续变量量子密钥分发原理与应用

第1章 绪论 1 1.1 研究背景与意义 1 1.2 量子密码概述 2 1.3 连续变量量子密钥分发介绍 3 1.3.1 连续变量量子密钥分发理论研究进展 3 1.3.2 连续变量量子密钥分发实验研究进展 6 1.4 连续变量量子密钥分发特点及待解决的问题 7 1.4.1 连续变量量子密钥分发特点 7 1.4.2 连续变量量子密钥分发待解决的问题 7 1.5 研究内容和主要贡献 8 1.6 本书的组织架构 11 第2章 连续变量量子密钥分发基础知识 13 2.1 量子光学基础 13 2.1.1 光场量子化 13 2.1.2 高斯态 15 2.1.3 高斯操作 18 2.1.4 相干检测 19 2.2 信息论基础 20 2.2.1 经典信息论 20 2.2.2 量子信息论 21 2.3 连续变量量子密钥分发协议基础 23 2.3.1 高斯调制连续变量量子密钥分发协议 23 2.3.2 离散调制连续变量量子密钥分发协议 27 2.3.3 测量设备无关的连续变量量子密钥分发协议 28 第3章 高速连续变量量子密钥分发方案 32 3.1 本地本振连续变量量子密钥分发方案 32 3.1.1 总体方案的介绍 32 3.1.2 参数设定分析 35 3.1.3 原理实验验证 38 3.2 基于光学频率梳的多路并行连续变量量子密钥分发方案 40 3.2.1 基于光梳的CVQKD方案 41 3.2.2 相位补偿 42 3.2.3 过噪声分析 43 3.2.4 安全性分析 47 3.3 基于采样值补偿的高速率连续变量量子密钥分发方案 52 3.3.1 有限采样带宽影响 53 3.3.2 基于采样值补偿的CVQKD方案 55 3.3.3 过噪声分析 56 3.3.4 安全性分析 58 第4章 远距离连续变量量子密钥分发方案 62 4.1 基于减光子的连续变量量子密钥分发方案 62 4.1.1 ESIM-based CVQKD系统中的减光子操作 63 4.1.2 方案的渐近密钥率计算 65 4.1.3 方案的性能分析及讨论 67 4.2 基于非高斯态区分检测的连续变量量子密钥分发方案 73 4.2.1 远距离连续变量量子密钥分发 74 4.2.2 方案中使用到的关键技术 77 4.2.3 方案的性能分析及讨论 81 4.3 连续变量量子密钥分发中继方案 89 4.3.1 CVQKD的中继方案 90 4.3.2 其他中继方案 95 4.3.3 几种中继方案的安全性分析 98 第5章 基于量子催化的连续变量量子密钥分发方案 100 5.1 基于量子催化的高斯调制连续变量量子密钥分发方案 100 5.1.1 基于量子催化的连续变量量子密钥分发系统 101 5.1.2 安全性分析与比较 104 5.2 基于量子催化的自参考连续变量量子密钥分发方案 111 5.2.1 基于量子催化的自参考连续变量量子密钥分发系统 112 5.2.2 安全性分析与比较 116 5.3 基于量子催化的测量设备无关连续变量量子密钥分发方案 121 5.3.1 量子催化的测量设备无关连续变量量子密钥分发系统 122 5.3.2 安全性分析与比较 125 5.4 基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发方案 134 5.4.1 离散调制协议和量子催化 135 5.4.2 量子催化的离散调制协议 137 5.4.3 安全性分析与比较 139 第6章 连续变量量子密钥分发方案的实际攻击防御 144 6.1 基于双相位调制的往返式测量设备无关的连续变量量子密钥分发方案 144 6.1.1 测量设备无关连续变量量子密钥分发方案 145 6.1.2 方案的安全性分析 149 6.2 基于隐马尔可夫模型的校准攻击识别方案 154 6.2.1 方案描述 155 6.2.2 方案性能分析 160 6.2.3 安全性分析 163 6.3 基于人工神经网络的攻击检测与分类方案 166 6.3.1 方案描述 167 6.3.2 方案性能分析 170 6.3.3 安全性分析 176 第7章 连续变量量子秘密共享方案 178 7.1 研究背景 178 7.2 基于热态的被动量子秘密共享方案 178 7.2.1 方案描述 179 7.2.2 渐近安全性分析 182 7.2.3 有限长安全性分析 187 7.3 基于离散调制相干态的连续变量量子秘密共享方案 189 7.3.1 方案描述 190 7.3.2 安全密钥率的计算 193 7.3.3 方案性能分析 195 参考文献 200