【摘 要】
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基于量子力学的具有理论无条件安全性的量子密钥分发（Quan-tum Key Distribution,QKD）技术 的当前实现方案分为连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable Quantum Key Distribution,CVQKD）和离散变量量子密钥分发（Discrete-Variable Quantum Key Distribution,DVQKD）。其中CVQKD鉴于
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基于量子力学的具有理论无条件安全性的量子密钥分发（Quan-tum Key Distribution,QKD）技术 的当前实现方案分为连续变量量子密钥分发（Continuous-Variable Quantum Key Distribution,CVQKD）和离散变量量子密钥分发（Discrete-Variable Quantum Key Distribution,DVQKD）。其中CVQKD鉴于其高码率和与传统光通信融合性强的特点,近年来取得了飞速的进展。CVQKD在编码量子态制备上可分为主动态制备和被动态制备。主动态制备调制比较繁琐并且精度要求高,增加了高速CVQKD系统的实现复杂度。而不需要产生随机数且不需要调制的基于被动态制备的优势就得以体现。本文主要围绕基于被动态制备的CVQKD方案,对其实验实现可行性及关键技术展开研究,完成如下工作内容:1.首次完成了基于被动态制备CVQKD的验证实验。使用具有真随机高斯分布正则分量的ASE（Amplified spontaneous emission）作为热态的制备光源,避免了随机数的产生和繁琐的调制。实验中采用双路被动态的密钥分发方案,并对两路的同一正则分量进行相关性验证和密钥提取。除此之外,还在理论上对过噪声,密钥率和安全性等进行分析。理论和实验结果表明,分发两路的同一正则分量存在较高的相关性,且从中能够成功地进行密钥提取,而其安全性可融合于完备的相干态协议中。该实验和理论推导验证了基于被动态制备CVQKD的可行性,为简化方案和系统集成开辟新的方向。2.针对于系统中的相位漂移问题,提出了基于步长控制的相位补偿方案。首先分析了相位漂移对系统的影响,建立了相位噪声模型。然后建立相应的相位补偿模型,并根据此模型详述补偿方案,最后对方案的性能进行分析。结果表明该方案不仅能够提升相位补偿的精度,还能达到精度与效率的优化平衡,有效并高效地解决了系统的相位漂移问题,为优化系统,提升系统精确性和实时性打下基础。3.针对于存在窃听者窃听系统信息的问题,设计了一种以反馈移位为基础的保密增强方案。详述了此方案下Toeplitz矩阵的构造和密钥计算,并与一般的方法进行性能对比分析。结果表明该方案只需要一列便可构造出整个Toeplitz矩阵,大大节省了存储空间,还可以有效提高保密增强的速度。
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