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基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析

杜亚男 解文钟 金璇 王金东 魏正军 秦晓娟 赵峰 张智明

基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析

杜亚男, 解文钟, 金璇, 王金东, 魏正军, 秦晓娟, 赵峰, 张智明
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  • 测量设备无关量子密钥分发系统可以免疫任何针对探测器边信道的攻击, 并进一步结合诱惑态方法规避了准单光子源引入的实际安全性问题. 目前实验中一般采用弱相干光源, 但是该光源含有一定比例的空脉冲和多光子脉冲. 本文针对弱相干光源的具体特性, 采用量子力学的描述, 将各个器件进行量子化处理, 并同时考虑探测器的具体性能参数的影响, 分别给出了通信双方各自发送的脉冲含有特定光子数时产生的成功贝尔态和错误贝尔态的概率公式, 从理论上对相位编码和偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统的误码率进行了定量分析, 分别推导并模拟了通信双方采用的平均光子数对称和不对称时误码率随传输距离的变化情况, 结果表明在偏振编码Z基中, 多光子脉冲不会引起误码; 在偏振编码X基和相位编码中, 受多光子影响, 产生的误码率较大. 对于不同的编码方式, 误码率均随传输距离的增加有不同程度的升高, 长距离传输时, 平均光子数越小, 产生的误码率越大; 在偏振编码X基和相位编码的短距离传输中, 相对于对称, 通信双方采用的平均光子数不对称时产生的误码率较大.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61378012,61401262,11374107)、国家自然科学基金重大研究计划(批准号:91121023)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CBA00200,2013CB921804)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT1243)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20124407110009)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-21
  • 修回日期:  2015-01-02
  • 刊出日期:  2015-06-05

基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析

  • 1. 华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室(信息光电子科技学院), 华南师范大学广东省量子调控工程与材料重点实验室, 广州 510006;
  • 2. 广东理工职业学院工程技术系, 广州 510091;
  • 3. 陕西理工学院物理与电信工程学院, 汉中 723000
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61378012,61401262,11374107)、国家自然科学基金重大研究计划(批准号:91121023)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2011CBA00200,2013CB921804)、教育部长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT1243)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20124407110009)资助的课题.

摘要: 测量设备无关量子密钥分发系统可以免疫任何针对探测器边信道的攻击, 并进一步结合诱惑态方法规避了准单光子源引入的实际安全性问题. 目前实验中一般采用弱相干光源, 但是该光源含有一定比例的空脉冲和多光子脉冲. 本文针对弱相干光源的具体特性, 采用量子力学的描述, 将各个器件进行量子化处理, 并同时考虑探测器的具体性能参数的影响, 分别给出了通信双方各自发送的脉冲含有特定光子数时产生的成功贝尔态和错误贝尔态的概率公式, 从理论上对相位编码和偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统的误码率进行了定量分析, 分别推导并模拟了通信双方采用的平均光子数对称和不对称时误码率随传输距离的变化情况, 结果表明在偏振编码Z基中, 多光子脉冲不会引起误码; 在偏振编码X基和相位编码中, 受多光子影响, 产生的误码率较大. 对于不同的编码方式, 误码率均随传输距离的增加有不同程度的升高, 长距离传输时, 平均光子数越小, 产生的误码率越大; 在偏振编码X基和相位编码的短距离传输中, 相对于对称, 通信双方采用的平均光子数不对称时产生的误码率较大.

English Abstract

参考文献 (27)

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