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信息安全自古至今都是一个重要的话题。早在古代战场上,人们便使用一些手段来避免伪造军令和防止军队部署泄露。在近世战争中信息安全作用越来越重要,甚至决定了一场战争的成败。在今天,随着科技的发展,信息技术的大规模普及,信息安全已渗透到人们生活的每个角落,其重要性达到了前所未有的高度。 一直以来,人们都是通过一些巧妙的数学方法做一些运算将信息保密。但是这些算法的数学基础却不是看起来那么坚固,首先大多没有得到严格安全证明,对这些算法的破解就如同一把随时会坠落的剑悬在密码学家的心头。其次,到了20世纪末,由于量子计算概念的出现,这些数学密码的安全性更是受到了根本性的威胁。为了应对未来这种更为严峻的安全问题,物理学家们便提出了使用量子的方法进行密钥分配以保证信息安全的方法。它的基本原则是:使用物理实在作为密钥载体,通过量子物理定律保证密钥传输安全与检测窃听者是否存在。它的安全性基于现今科学所已认识的量子物理定律。这种新型的物理保密机制一出现便由于它的新颖性和可检测窃听性受到了广泛关注。本文首先回顾了量子密钥分配的发展历史及主要成就,然后介绍了它的工作原理,并着重介绍作者对量子密钥分配过程研究中的几个方面: 1)测量仪器无关量子密钥分配研究 首先理论上研究了一种修改相干态光源在测量仪器无关量子密钥分配中使用的效果,得到了较好的结果,显示出该光源的一定优势。其次研究了一种使用相位编码的测量仪器无关量子密钥分配方案,并讨论了它的优劣势。最后针对新近提出的单光子贝尔态测量的密钥分配方案作了研究并给出一个简单的实验版本。 2)量子密钥分配后处理的研究 研究了量子密钥分配后处理中的误码估计问题,使用数学推算方法将误码估计的准确度提升。在纠错过程中,提出了一种使用稀疏校验矩阵进行动态纠错的方案。