基於編碼方法的量子保密通信研究

《基於編碼方法的量子保密通信研究》是依託上海交通大學，由曾貴華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於編碼方法的量子保密通信研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曾貴華
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

編碼技術在通信領域發揮著重要作用，本項目研究基於編碼方法的量子保密通信系統，集中研究量子保密通信技術實用化進程中與編碼相關的若干核心理論與關鍵技術問題，主要包括：（1）融合電信光通信系統相關技術的量子保密通信方案設計與實驗實現；（2）量子密鑰分配中秘密協商模組的效率提升以及對應算法的設計與軟硬體實驗實現；（3）基於糾錯碼方法的量子密碼系統安全性分析，和基於圖態和網路編碼方法相結合的量子網路中量子安全通信核心理論與技術。該項目的研究不但可以促進量子保密通信技術的進一步實用化，提高相應技術的效率和在實際套用中的穩定性，而且可以獲得具有良好創新性和科學價值的學術研究成果。因此，本課題不但具有良好的科學意義，而且蘊含較好的套用價值。另外，本項目還有助於量子保密通信領域的人才培養，以及進一步加強國際學術交流。

結題摘要

根據本課題提出的三個主要研究目標，課題組從如下四個方面展開了詳細的研究。首先，在光編碼技術及其在量子保密通信中套用方面，理論上我們利用光編碼技術設計了一系列量子保密通信方案。尤其是提出的基於共軛編碼技術的噪聲量子加密方案，是現有光編碼技術優勢促進量子保密通信實用化的一個典範。實驗上研製了國際上首套基於連續變數的量子密碼通信綜合平台，不僅能實現高速量子密鑰分配，且能進行數據加密通信。系統的一系列指標均達到國際先進水平。其次，在基於低密度校驗碼（LDPC）的秘密協商效率提升技術方面，我們研究發現多進制LDPC能有效套用在多維秘密協商算法中，且後驗機率的最佳化能帶來解碼性能的顯著提升。基於此開發了一套連續變數量子密鑰分配（CVQKD）秘密協商算法軟體系統。再次，在量子網路中的量子保密通信方面，結合圖態理論和編碼技術，我們提出了一個基於相位-幅度編碼技術的蜂窩式量子密鑰分配網路，這個網路架構能讓任意兩個客戶共享量子密鑰。最後，在完成預期目標外，我們在量子保密通信信道容量理論研究等方面都展開了詳細研究，也取得了一系列成果。此外，在本項目的資助下開展了廣泛的學術交流，培養了一批優秀人才。總的來說，通過改進並設計量子保密通信中不同實現過程中涉及的編碼技術，我們設計並實現了更高效實用的量子保密通信系統方案，並獲得了量子網路中量子保密通信方面的創新性成果，很好地達到了項目預期要求的目標。