基于后選擇研究連續(xù)變量量子密鑰分配的有限密鑰效應(yīng).pdf

1、在實(shí)踐中，量子密鑰分配(QKD)所能交換的信號(hào)數(shù)始終是有限的，由此有限密鑰效應(yīng)成為QKD在實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須考慮的一個(gè)問題。目前，有限密鑰效應(yīng)的研究主要集中于離散變量(DV)協(xié)議，然而，由于連續(xù)變量(CV)協(xié)議的實(shí)施相對簡單，本論文將就CV QKD的有限密鑰效應(yīng)進(jìn)行研究。同時(shí)為了達(dá)到較高的密鑰率，CV QKD將采用后選擇來提高協(xié)調(diào)效率。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)介紹了CV QKD所涉及到的高斯態(tài)和高斯幺正;具體分析了CV協(xié)議的量子

2、通信過程，在本文考慮的準(zhǔn)備和測量(P&M)方案中，發(fā)送端的態(tài)準(zhǔn)備原則上可被描述為基于糾纏(EB)方案，接收端執(zhí)行理論上可獲得更高密鑰率的外差檢測，從接收端的角度看，竊聽者在有損的高斯噪聲信道上執(zhí)行的集體高斯攻擊相當(dāng)于從分束器分接出了部分的發(fā)送信號(hào)并注入了一個(gè)熱態(tài);描述了CV協(xié)議的經(jīng)典通信過程，在糾錯(cuò)(EC)階段，使用逆向協(xié)調(diào)來打破直接協(xié)調(diào)的3dB損耗極限并提高傳輸距離;簡單介紹和比較了本文所研究的高斯協(xié)議和離散調(diào)制協(xié)議這兩大類CV協(xié)議。

3、
　　(2)針對高斯協(xié)議中的非轉(zhuǎn)換協(xié)議進(jìn)行了有限密鑰效應(yīng)的研究，并分析得出結(jié)合使用后選擇和逆向協(xié)調(diào)時(shí)協(xié)議的優(yōu)勢。高斯協(xié)議中主要的兩個(gè)有限密鑰效應(yīng)為不完善的協(xié)調(diào)效率和參數(shù)估計(jì)，不完善的協(xié)調(diào)效率使得高斯協(xié)議無法達(dá)成長距離的密鑰分配，此處考慮使用后選擇來提高EC階段的協(xié)調(diào)效率，即只保留相關(guān)度較高的變量;參數(shù)估計(jì)階段主要對計(jì)算密鑰率所需的信道傳輸率和附加噪聲進(jìn)行了估計(jì)，有限密鑰效應(yīng)會(huì)引起傳輸率的減小和附加噪聲的增大，進(jìn)而導(dǎo)致密鑰率的降低。

4、分析數(shù)值結(jié)果可知，協(xié)議結(jié)合使用后選擇和逆向協(xié)調(diào)時(shí)能容忍更多的損耗和附加噪聲，同時(shí)，有限密鑰效應(yīng)對密鑰率的影響不僅與交換的信號(hào)數(shù)有關(guān)，還與信道傳輸率有關(guān)。
　　(3)針對離散調(diào)制協(xié)議中二態(tài)協(xié)議和四態(tài)協(xié)議進(jìn)行了有限密鑰效應(yīng)的研究，盡管二態(tài)協(xié)議和四態(tài)協(xié)議在信噪比(SNR)較低時(shí)也能實(shí)現(xiàn)高效的糾錯(cuò)，即不再需要后選擇來提高協(xié)調(diào)效率，但為了在相同的情況下與非轉(zhuǎn)換協(xié)議進(jìn)行比較，它們?nèi)钥紤]使用后選擇。在結(jié)合使用后選擇和逆向協(xié)調(diào)的情況下，分析了四態(tài)