搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议

宋汉冲 龚黎华 周南润

引用本文:
Citation:

基于量子远程通信的连续变量量子确定性密钥分配协议

宋汉冲, 龚黎华, 周南润

Continuous-variable quantum deterministic key distribution protocol based on quantum teleportation

Song Han-Chong, Gong Li-Hua, Zhou Nan-Run
PDF
导出引用
  • 基于量子远程通信的原理, 本文借助双模压缩真空态和相干态, 提出一种连续变量量子确定性密钥分配协议. 在利用零差探测法的情况下协议的传输效率达到了100%. 从信息论的角度分析了协议的安全性, 结果表明该协议可以安全传送预先确定的密钥. 在密钥管理中, 量子确定性密钥分配协议具有量子随机性密钥分配协议不可替代的重要地位和作用. 与离散变量量子确定性密钥分配协议相比, 该协议分发密钥的速率和效率更高, 又协议中用到的连续变量量子态易于产生和操控、适于远距离传输, 因此该协议更具有实际意义.
    By exploiting quantum teleportation, we propose a continuous-variable quantum deterministic key distribution (CVQDKD) protocol using two-mode squeezed vacuum state and coherent state. The efficiency is 100% under the homodyne detection. The security of CVQDKD is analyzed in detail from information theory, and the result shows that the proposed protocol can securely hand over the pre-deterministic key. By contrast with the quantum random key distribution, the quantum deterministic key distribution plays an irreplaceable role in the field of key management. Furthermore, the CVQDKD can obtain a higher rate and better efficiency than the quantum deterministic key distribution protocols with discrete variables, and the quantum states used in the protocol are also easy to produce and manipulate, which i suitable for long-distance transmission. Therefore, the CVQDKD protocol is more practical.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10647133, 11174118), 江西省自然科学基金(批准号: 2009GQS0080), 江西省教育厅科技项目(批准号: GJJ11339)和南昌大学引进人才科研启动费资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10647133 and 11174118), the Natural Science Foundation of Jiangxi Province, China (Grant No. 2009GQS0080), the Research Foundation of the Education Department of Jiangxi Province (Grant No. GJJ11339), and the Scientific Research Start-up Funds for the Recruitment of Talent of Nanchang University.
    [1]

    Ralph T C 1999 Phys. Rev. A 61 010303

    [2]

    Ralph T C 2000 Phys. Rev. A 62 062306

    [3]

    Cerf N J, Levy M, Assche G V 2001 Phys. Rev. A 63 052311

    [4]

    Grosshans F, Grangier P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 057902

    [5]

    Silberhorn C, Ralph T C, Lutkenhaus N, Leuchs G 2002 Phys. Rev. Lett. 89 167901

    [6]

    Grosshans F, Assche G V, Wenger J, Brouri R, Cerf N J, Grangier P 2003 Nature 421 238

    [7]

    Weedbrook C, Lance A M, Bowen W P, Symul T, Ralph T C, Lam P K 2004 Phys. Rev. Lett. 93 170504

    [8]

    Ma H Q, Li Y L, Zhao H, Wu L A 2005 Acta Phys. Sin. 54 5014 (in Chinese) [马海强, 李亚玲, 赵环, 吴令安 2005 物理学报 54 5014]

    [9]

    Namiki R 2006 Phys. Rev. A 74 032302

    [10]

    He G Q, Zeng G H 2006 Commun. Theor. Phys. 46 16

    [11]

    Lodewyck J, Bloch M, Patron R G, Fossier S, Karpov E, Diamanti E, Debuisschert T 2007 Phys. Rev. A 76 042305

    [12]

    Patron R G, Cerf N J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 130501

    [13]

    Qian X D, He G Q, Zeng G H 2009 Sci. China. Ser. F 52 2072

    [14]

    Wang J D, Qin X J, Wei Z J, Liu X B, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 281 (in Chinese) [王金东, 秦晓娟, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪 2010 物理学报 59 281]

    [15]

    Wei Z J, Wan W, Wang J D, Liao C J, Liu S H 2011 Acta Phys. Sin. 60 094217 (in Chinese) [魏正军, 万伟, 王金东, 廖常俊, 刘颂豪 2011 物理学报 60 094217]

    [16]

    Qi B, Zhu W, Qian L, Lo H K 2010 New J. Phys. 12 103042

    [17]

    Namekata N, Takesue H, Honjo T, Tokura Y, Inouen S 2011 Opt. Expr. 19 10632

    [18]

    Leverrier A, Grangier P 2011 Phys. Rev. A 83 042312

    [19]

    Zhou N R, Zeng G H, Nie Y Y, Xiong J, Zhu F C 2006 Physica A 362 305

    [20]

    He G Q, Zhu J, Zeng G H 2006 Phys. Rev. A 73 012314

    [21]

    Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Phys. Scr. 81 045009

    [22]

    Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H, Zuo X W 2010 Int. J. Theor. Phys. 49 2035

    [23]

    Zhou N R, Wang L J, Gong L H, Zuo X W Liu Y 2010 Opt. Commun. 284 4836

    [24]

    Song T Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3358 (in Chinese) [宋同强 2004 物理学报 53 3358]

    [25]

    Yan W, Zhang W J 2007 Chin. Phys. 16 2584

    [26]

    Weedbrook C 2003 Quantum cryptography without basis switching, University of Queensland

  • [1]

    Ralph T C 1999 Phys. Rev. A 61 010303

    [2]

    Ralph T C 2000 Phys. Rev. A 62 062306

    [3]

    Cerf N J, Levy M, Assche G V 2001 Phys. Rev. A 63 052311

    [4]

    Grosshans F, Grangier P 2002 Phys. Rev. Lett. 88 057902

    [5]

    Silberhorn C, Ralph T C, Lutkenhaus N, Leuchs G 2002 Phys. Rev. Lett. 89 167901

    [6]

    Grosshans F, Assche G V, Wenger J, Brouri R, Cerf N J, Grangier P 2003 Nature 421 238

    [7]

    Weedbrook C, Lance A M, Bowen W P, Symul T, Ralph T C, Lam P K 2004 Phys. Rev. Lett. 93 170504

    [8]

    Ma H Q, Li Y L, Zhao H, Wu L A 2005 Acta Phys. Sin. 54 5014 (in Chinese) [马海强, 李亚玲, 赵环, 吴令安 2005 物理学报 54 5014]

    [9]

    Namiki R 2006 Phys. Rev. A 74 032302

    [10]

    He G Q, Zeng G H 2006 Commun. Theor. Phys. 46 16

    [11]

    Lodewyck J, Bloch M, Patron R G, Fossier S, Karpov E, Diamanti E, Debuisschert T 2007 Phys. Rev. A 76 042305

    [12]

    Patron R G, Cerf N J 2009 Phys. Rev. Lett. 102 130501

    [13]

    Qian X D, He G Q, Zeng G H 2009 Sci. China. Ser. F 52 2072

    [14]

    Wang J D, Qin X J, Wei Z J, Liu X B, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 281 (in Chinese) [王金东, 秦晓娟, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪 2010 物理学报 59 281]

    [15]

    Wei Z J, Wan W, Wang J D, Liao C J, Liu S H 2011 Acta Phys. Sin. 60 094217 (in Chinese) [魏正军, 万伟, 王金东, 廖常俊, 刘颂豪 2011 物理学报 60 094217]

    [16]

    Qi B, Zhu W, Qian L, Lo H K 2010 New J. Phys. 12 103042

    [17]

    Namekata N, Takesue H, Honjo T, Tokura Y, Inouen S 2011 Opt. Expr. 19 10632

    [18]

    Leverrier A, Grangier P 2011 Phys. Rev. A 83 042312

    [19]

    Zhou N R, Zeng G H, Nie Y Y, Xiong J, Zhu F C 2006 Physica A 362 305

    [20]

    He G Q, Zhu J, Zeng G H 2006 Phys. Rev. A 73 012314

    [21]

    Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Phys. Scr. 81 045009

    [22]

    Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H, Zuo X W 2010 Int. J. Theor. Phys. 49 2035

    [23]

    Zhou N R, Wang L J, Gong L H, Zuo X W Liu Y 2010 Opt. Commun. 284 4836

    [24]

    Song T Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 3358 (in Chinese) [宋同强 2004 物理学报 53 3358]

    [25]

    Yan W, Zhang W J 2007 Chin. Phys. 16 2584

    [26]

    Weedbrook C 2003 Quantum cryptography without basis switching, University of Queensland

  • [1] 吴晓东, 黄端. 基于非理想量子态制备的实际连续变量量子秘密共享方案. 物理学报, 2024, 73(2): 020304. doi: 10.7498/aps.73.20230138
    [2] 廖骎, 柳海杰, 王铮, 朱凌瑾. 基于不可信纠缠源的高斯调制连续变量量子密钥分发. 物理学报, 2023, 72(4): 040301. doi: 10.7498/aps.72.20221902
    [3] 刘瑞熙, 马磊. 海洋湍流对光子轨道角动量量子通信的影响. 物理学报, 2022, 71(1): 010304. doi: 10.7498/aps.71.20211146
    [4] 陈以鹏, 刘靖阳, 朱佳莉, 方伟, 王琴. 机器学习在量子通信资源优化配置中的应用. 物理学报, 2022, 71(22): 220301. doi: 10.7498/aps.71.20220871
    [5] 危语嫣, 高子凯, 王思颖, 朱雅静, 李涛. 基于单光子双量子态的确定性安全量子通信. 物理学报, 2022, 71(5): 050302. doi: 10.7498/aps.71.20210907
    [6] 文镇南, 易有根, 徐效文, 郭迎. 无噪线性放大的连续变量量子隐形传态. 物理学报, 2022, 71(13): 130307. doi: 10.7498/aps.71.20212341
    [7] 王美红, 郝树宏, 秦忠忠, 苏晓龙. 连续变量量子计算和量子纠错研究进展. 物理学报, 2022, 71(16): 160305. doi: 10.7498/aps.71.20220635
    [8] 吴晓东, 黄端, 黄鹏, 郭迎. 基于实际探测器补偿的离散调制连续变量测量设备无关量子密钥分发方案. 物理学报, 2022, 71(24): 240304. doi: 10.7498/aps.71.20221072
    [9] 钟海, 叶炜, 吴晓东, 郭迎. 基于光前置放大器的量子密钥分发融合经典通信方案. 物理学报, 2021, 70(2): 020301. doi: 10.7498/aps.70.20200855
    [10] 毛宜钰, 王一军, 郭迎, 毛堉昊, 黄文体. 基于峰值补偿的连续变量量子密钥分发方案. 物理学报, 2021, 70(11): 110302. doi: 10.7498/aps.70.20202073
    [11] 叶炜, 郭迎, 夏莹, 钟海, 张欢, 丁建枝, 胡利云. 基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发. 物理学报, 2020, 69(6): 060301. doi: 10.7498/aps.69.20191689
    [12] 李熙涵. 量子直接通信. 物理学报, 2015, 64(16): 160307. doi: 10.7498/aps.64.160307
    [13] 张沛, 周小清, 李智伟. 基于量子隐形传态的无线通信网络身份认证方案. 物理学报, 2014, 63(13): 130301. doi: 10.7498/aps.63.130301
    [14] 徐兵杰, 唐春明, 陈晖, 张文政, 朱甫臣. 利用无噪线性光放大器增加连续变量量子密钥分发最远传输距离. 物理学报, 2013, 62(7): 070301. doi: 10.7498/aps.62.070301
    [15] 周南润, 宋汉冲, 龚黎华, 刘晔. 基于GHZ态的三方量子确定性密钥分配协议. 物理学报, 2012, 61(21): 214203. doi: 10.7498/aps.61.214203
    [16] 印娟, 钱勇, 李晓强, 包小辉, 彭承志, 杨涛, 潘阁生. 远距离量子通信实验中的高维纠缠源. 物理学报, 2011, 60(6): 060308. doi: 10.7498/aps.60.060308
    [17] 周南润, 曾宾阳, 王立军, 龚黎华. 基于纠缠的选择自动重传量子同步通信协议. 物理学报, 2010, 59(4): 2193-2199. doi: 10.7498/aps.59.2193
    [18] 朱畅华, 陈南, 裴昌幸, 权东晓, 易运晖. 基于信道估计的自适应连续变量量子密钥分发方法. 物理学报, 2009, 58(4): 2184-2188. doi: 10.7498/aps.58.2184
    [19] 周南润, 曾贵华, 龚黎华, 刘三秋. 基于纠缠的数据链路层量子通信协议. 物理学报, 2007, 56(9): 5066-5070. doi: 10.7498/aps.56.5066
    [20] 陈进建, 韩正甫, 赵义博, 桂有珍, 郭光灿. 平衡零拍测量对连续变量量子密钥分配的影响. 物理学报, 2007, 56(1): 5-9. doi: 10.7498/aps.56.5
计量
  • 文章访问数:  7580
  • PDF下载量:  860
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-11-14
  • 修回日期:  2011-11-29
  • 刊出日期:  2012-08-05

/

返回文章
返回