QKD基础PPT课件

QKD基础,1,.,目录,BB84协议利用等臂M-Z干涉仪进行相位编码双不等臂的M-Z干涉仪实验系统即插即用系统差分相移系统PNS攻击诱骗态,2,.,BB84协议,基于单光子载体，易于实现安全性已被严格证明,3,.,利用等臂M-Z干涉仪进行相位编码,要求两臂光程差稳定，若改变超过半波长就会引起误码，系统稳定性很差,4,.,双不等臂的M-Z干涉仪实验系统,传输信道为单路单模光纤，因而在量子密钥传输中，信道光纤对不同路线的光子的相位影响是相同的。两路光子到达探测器的时差必须小于它们光子的相干时间，要求双方的干涉仪是对称的。,5,.,即插即用系统,信号光先从短臂过去，然后从长臂返回Bob端，两路通过同样长的路程，由环境带来对光路的影响会自动补偿。,6,.,差分相移系统,编码速度快、抗干扰、单程传输不易受木马攻击、极限传输距离远、密钥的生成率高,7,.,系统安全隐患,无论将光源的平均光强衰减到多少，在其中都会有一定几率含有多光子脉冲。在Bob可以检测到的衰减中，包含了Eve的可控衰减和不可控衰减。对Eve来说，可控衰减是信道衰减，而不可控衰减是探头效率和藕合等造成的最小传输衰减。很难精确估计密钥生成率的下限，以及量子比特误码率的上限，因此需要做最坏假设，即:Alice发出的所有多光子信号都会被Eve用于获取信息。这一假设使得无条件安全密钥量非常低，QKD系统的无条件安全距离大大缩短。,8,.,PNS攻击(光子数分束攻击),Eve对每个从Alice发出的脉冲进行光子数测量。得到测量结果后，Eve将所有的单光子信号屏蔽，同时将多光子进行分束，保留其中的一个光子，将其余光子通过无损信道发送给Bob。由此可拥有与Bob一样的量子态。Eve在这一过程中并未改变Alice发送给Bob的量子态，不会对Bob引入误码，因而Alice和Bob无法发现Eve的窃听行为。屏蔽的单光子信号将使Bob的计数率下降，但是Eve可使用低衰减或无损信道对其进行补偿，使得Alice与Bob在传输距离大于一定程度时，无法发现由于Eve造成的计数率下降。,9,.,诱骗态（Decoy）基本思想,Alice制备两种态发送给Bob，即BB84信号态和Decoy态。BB84信号态用来产生信号，而Decoy不产生信息，其作用仅仅在于探测Eve是否进行了攻击。两种态之间的唯一区别在于平均光子数不同。Bob通过对信号态和Decoy态进行计数，并统计比特误码率，可以精确估计密钥生成率的下限和及量子比特误码率的上限，从而大大提高QKD的密钥生成率和安全通信距离。密钥生成率：Bob探测到的单光子信号占Alice发出的总的信号的百分比。,10,.,诱骗态具体操作,Alice随机发送信号态和各种诱骗态;Alice和Bob对信号态和各种诱骗态一视同仁地进行正常的量子密钥分配操作;量子密钥分配操作完毕之后，Alice告诉Bob信号态和各种诱骗态的分布情况;Alice和Bob测出信号态和各种诱骗态的增益与错误率;Alice和Bob计算出单光子的记数率和