設備無關量子密鑰分配協定的關鍵問題研究

《設備無關量子密鑰分配協定的關鍵問題研究》是依託北京郵電大學，由郭奮卓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：設備無關量子密鑰分配協定的關鍵問題研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：郭奮卓
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

設備無關量子密鑰付嚷烏乃分配（DIQKD）顛覆了密碼系統只能達到其物理安全性的傳統觀念，是量子密碼領域重要的新概念。本項目圍繞DIQKD的兩個公開待決問題以及與其套用直接相關的一個重要問題開展研究，具體包括：（1）證明DIQKD協定的安全性。建立DIQKD中Eve所得最大信息量與相關Bell不等式違背量之間的界限關係；建立設備邀地無關下糾纏度與相關Bell不等式違背量之間的界限關係，為給定錯舟寒擔誤率的情況下尋找最充重霸定佳攻擊提供思路。（2）提高DIQKD協定的容錯率。重點研究高維系統DIQKD中Eve所得最大信息量與高維Bell不等式違背量之間的界限關係。（3）提高DIQKD協定的密鑰生成率。重點研究懂頌踏傳統QKD中提高效率的方法在DIQKD中的可行性。上述研究有望解決DIQKD理論和套用中存在的某些關鍵問題，其成果將把剛剛萌芽且有重大意義的DIQKD研究推向深入，最終從理論上推進量子密碼實用化進程。

結題摘要

該青年基金項目的主要內容是設備無關量子密鑰分配協定的安全性問題，研究設備無關情形下密鑰生成率與Bell不等式違背量以及容錯率的關係，尋找提高密鑰生成率和效率的方法，探索量子態區分等量子資訊理論工具在設備無關QKD安全性證明中的套用，探索傳統QKD轉化到設備無關QKD的可行性。經過不懈的努力，灑拘格項目組按照計畫基本完成了研究任務，主要成果包括：設計了可以提高設備無關QKD密鑰率的測量設備無關QKD，並證明了安全性，該成果被2014年Nature上一篇論文所引用；設計了半設備無關下隨機數產生的擴張算法，為設備無關QKD的安全性證明提供了新的思路；在可用於設備無關QKD安全性證明的量子態區分方面得到了系列結果：(1) 利用正交直積態得到了混合態區分的方法；(2) 得到了關於W類態等糾纏態區分的系統結論；(3) 對高維系統正交直積態的非局域效應得到進一步結論；設計了設備受限的QKD協定和量子強擲幣協定；設計了其他一些專門針對設備的量子密碼協定等。 本項目的預期考核指標為“項目結題時發表論文11篇以上，其中SCI刊源論文8篇以上，國際期刊論文5篇以上。”目前項目組她諒肯已經超額完成了計畫的研究內容，現已發表SCI檢索論文44篇（請見成果清單），其中國際期刊論文42篇，包括權威國際期刊《Ph ysical Review A》8篇、《Optics Express》1篇、《Quantum Information and Computation》1篇。 在項目取得可喜進展的同時，負責人的科研水平也有了較大提高。負責人於2013年7月至2014年7月赴美國普林斯頓大學跟隨美國科學院院士Lieb教授進行合作研究，並在此項目的基礎上，對基於糾纏的量子密碼協定的安全性證明有了新的思路。以此項目為依託，負責人指導研究生學位論文被評為北京郵電大學優秀碩士學位論文，並且負責人於2014年被遴選為博士生導師。