【摘 要】
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量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）协议可以为合法的通信双方提供安全的密钥,其安全性由量子力学定律所保证,在理论上具有无条件的安全性。近年来,双场量子密钥分发协议（Twin-field Quantum Key Distribution,TF-QKD）的出现突破了QKD协议的限制,引起了QKD领域各方研究人员的关注。其改进协议“发送或不发送”量子密钥分发协议（Se
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量子密钥分发（Quantum Key Distribution,QKD）协议可以为合法的通信双方提供安全的密钥,其安全性由量子力学定律所保证,在理论上具有无条件的安全性。近年来,双场量子密钥分发协议（Twin-field Quantum Key Distribution,TF-QKD）的出现突破了QKD协议的限制,引起了QKD领域各方研究人员的关注。其改进协议“发送或不发送”量子密钥分发协议（Sending Or Not-Sending Quantum Key Distribution,SNS-QKD）,不仅修复了TF-QKD的安全性漏洞,还能容忍更大的非对准误差,因而具有更好的实用性。本文针对实际应用下的SNS-QKD协议进行研究,具体研究内容和成果如下:1.提出基于即插即用（Plug-And-Play,P＆P）结构的“发送或不发送”量子密钥分发协议。在实际应用中,量子密钥分发系统受物理设备或外围环境的影响,量子态在传输时会受到双折射效应的干扰,威胁着QKD系统的安全性。即插即用结构具有自补偿特性,可以消除密钥传输过程中相位或偏振的变化,可以避免对量子通信系统的细微调整。论文将即插即用结构应用于SNS-QKD协议,给出了基于即插即用结构的P＆P SNS-QKD协议。论文详细描述了P＆P SNS-QKD的框架,分析了P＆P SNS-QKD在光源不可信情况下的安全性。仿真结果表明,即使是在光源不可信的情况下,P＆P SNS-QKD协议的性能仍然与原始SNS-QKD协议的性能相近,并且在非对准误差率高达35%时,密钥率仍然有10-8,展示了对非对准误差高容忍性的优点。2.提出基于被动诱骗态方案的“发送或不发送”量子密钥分发协议。在实际应用中,强度调制器（Intensity modulator,IM）的非理想性会给主动诱骗态方法带来安全隐患。为了提升SNS-QKD在光源上的安全性,论文提出了一种基于被动诱骗态方案的发送或不发送量子密钥分发协议。此时,信号态与诱骗态不再以光场强度大小区分,而是以探测器的不同响应事件来分类,由此可避免强度调制器的非理想性所带来的安全隐患。仿真结果表明,使用被动诱骗态方案的SNS-QKD在提高了安全性的同时,其性能也与原始SNS-QKD相近,并且在非对准误差率高达35%时,性能上仍然优于MDI-QKD,表明了其对非对准误差的高容忍性。
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