论文部分内容阅读
当今社会是信息社会，人们的生活离不开交流和沟通，从电报、电话等通信工具的出现，到通信网、互联网的飞快发展，人们相互间的交流越来越便利，因此信息的安全变得日益重要起来。经典的保密通信其安全性取决密钥的安全性，而大多数经典密码体制的安全性是建立在计算复杂性的基础之上的。然而，随着分布式计算和量子计算的发展，尤其是量子计算机的提出，以计算复杂性为基础的密码体制的安全性受到了严重的威胁。量子密码学作为量子力学与经典密码学结合的产物，其安全性是由量子力学的海森堡不确定性关系和量子不可克隆原理以及量子力学中的其他物理原理共同保证的。量子密钥分配是量子保密通信领域的一个重要研究方向，经过近30年的发展，量子密钥分配已经从理论走向实用化。然而量子密钥分配系统在实际实现时还存在许多的技术缺陷，这些漏洞导致实际量子密钥分配系统的安全性受到威胁。
本文主要围绕量子密钥分配系统中主动相位补偿过程的实际安全性进行了深入、系统的研究。重点分析了目前常见的主动相位补偿方案存在的安全性问题，并提出了一种新的联合扫描主动相位补偿的方案。
本学位论文的主要工作包括:
1、相位漂移问题是采用相位编码的量子密钥分配系统中普遍存在的问题，它是影响量子密钥分配系统稳定性的重要因素。本文讨论了影响相位漂移的因素，并分析了温度变化对相位漂移产生的影响。
2、针对目前常见的主动相位补偿方案，详细分析了其实际安全性的漏洞及可能存在的攻击方式，并提出了相应的防御方案。
3、提出了一种联合扫描的主动相位补偿方案。利用中间环分别与Alice和Bob端进行干涉，分两次独立扫描出Alice端和Bob端的相位漂移信息，然后分别进行补偿。该方案较之前的主动相位补偿方案有了较大提高，首先该方案解决了不对Alice端进行扫描的问题，且Alice端的扫描过程完全在本地完成，Eve不能对Alice端的相位扫描造成任何干扰或改变，提高了扫描的安全性。其次，该方案的Bob端扫描过程虽然经过长程光纤，但是由于Alice端和Bob端的相位扫描过程是独立的，因此Eve不能通过改变Bob端的扫描信息来影响Alice端的扫描结果。最后，该方案的扫描过程只需要2次且是同时完成，降低了扫描的复杂度和时间，提高了系统的占空比。