噪聲環境下的量子安全直接通信理論與實驗研究

《噪聲環境下的量子安全直接通信理論與實驗研究》是依託清華大學，由龍桂魯擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：噪聲環境下的量子安全直接通信理論與實驗研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：龍桂魯
• 項目類別：面上項目

項目摘要

量子安全直接通信不同於量子密鑰分發，它可在量子信道中直接傳遞機密信息，是一種新的量子通信模式。量子密鑰分發不能避免發現竊聽前的信息泄露，只能傳輸隨機的密鑰。量子安全直接通信不但能發現竊聽，而且能避免發現竊聽前的信息泄露。量子安全直接通信協定提出之後，在理論上得到了迅速發展，如何在實際環境下實現量子安全直接通信成為今後的重要發展方向。由於量子系統不可避免地受到周圍環境的影響，為了實際套用必須研究噪聲情況下的量子安全直接通信。本項目著重研究量子一次便箋和兩步直接通信兩個重要的量子直接安全通信方案在自由空間和光纖中的理論與實驗研究，研究噪聲對這兩種協定的影響，提出噪聲環境下量子直接安全通信的實現方案。

結題摘要

量子安全直接通信利用量子力學基本原理獲得竊聽感知能力，結合經典資訊理論可以實現在量子信道中安全傳輸信息。量子安全直接通信不同於量子密鑰分發，它可在量子信道中直接傳遞機密信息。量子密鑰分發只解決了傳統保密通信中的密鑰安全分發問題，但其本身不能傳輸信息，只能傳輸隨機的密鑰。量子安全直接通信不但能發現竊聽，而且能避免發現竊聽前的信息泄露。量子安全直接通信協定提出之後，雖然在理論上得到了迅速發展，但如何在實際環境下實現量子安全直接通信成為今後的重要問題。由於量子系統不可避免地受到周圍環境的影響，為了實際套用必須研究噪聲情況下的量子安全直接通信。本項目著重研究量子一次便箋和兩步直接通信兩個重要的量子直接安全通信方案在自由空間和光纖中的理論與實驗研究，研究噪聲對量子直接通信的影響，提出噪聲環境下量子直接安全通信的實現方案。 在本項目的研究中，我們搭建了基於一次便簽DL04協定的量子安全直接通信光纖通信系統，通過設計最佳化光路結構，降低了環境對系統的影響，使系統的竊聽檢測誤碼率不大於2%，提升了竊聽檢測精度。同時，我們設計並發展了適用於量子通信系統的編碼系統，此系統基於LDPC碼實現了極低信號接收率情況下的信息可靠傳輸，並且在實驗系統上初步實現了10km信息的可靠傳輸。