兩路量子密碼與簡單量子網路安全性理論研究

《兩路量子密碼與簡單量子網路安全性理論研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由蔡慶宇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：兩路量子密碼與簡單量子網路安全性理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔡慶宇
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

安全性是量子密碼研究的核心內容之一。兩路量子密碼在短距離通訊時具有成碼率高的優點，並可依此構建簡單量子網路。在本申請項目中，我們擬在前期工作基礎之上，研究兩路量子密碼以及簡單量子網路在實際攻擊下的安全性。首先，我們研究兩路量子密碼協定在劈裂光子數攻擊下的安全性，以及兩路量子密碼在探測器側信道攻擊下的安全性。然後，給出針對劈裂光子數攻擊以及探測器側信道攻擊下的改進方案，計算出最終密鑰量。接下來，我們將在兩路量子密碼協定基礎上構建簡單量子網路協定，並研究該量子網路的安全性。我們將研究該量子網路在準理想裝置下的安全性，給出準理想條件下該量子網路協定的無條件安全性證明，並計算出最終密鑰量。在此基礎上，我們研究在實際攻擊下該量子網路的安全性，包括劈裂光子數攻擊，以及探測器側信道攻擊等。最後，我們將研究如何通過改進協定，提高在側信道攻擊下該量子網路的安全性。

結題摘要

在本項目基金的支持下，我們證明兩路量子密鑰分發協定在前進線路B-to-A中針對被動型探測器側信道攻擊的絕對安全性；同時還對實際量子密鑰分發系統中的隨機攻擊模型進行了研究，分析了隨機性攻擊下的最終密鑰率。在簡單量子網路構建過程中，我們提出了一種可行的單光子量子路由器；我們還研究了兩個量子發射器耦合在一維耦合諧振器波導中的單光子的相干傳輸特性。作為上一個基金課題的延續，我們還系統研究了黑洞霍金輻射和早期宇宙的真空暴脹模型。此外，我們還對量子信息和量子計算中的信息克隆、單光子路由和量子iSWAP門進行了研究。在本項目支持下，我們合計發表論文14篇，其中在Physical Review A上發表論文三篇，在Physics Letters B、Nuclear Physics B、Classical and Quantum Gravity上各發表論文一篇。