第1章連續變量量子保密通信概述1 1.1量子密鑰分發2 1.1.1基本假設3 1.1.2性能指標4 1.1.3主要協議類型4 1.2量子密鑰分發網絡5 1.2.1光纖量子密鑰分發網絡5 1.2.2星地量子密鑰分發網絡10 1.3連續變量量子密鑰分發11 參考文獻16 第2章連續變量量子密鑰分發理論基礎25 2.1數學基礎25 2.1.1Hilbert空間25 2.1.2矩陣計算29 2.1.3重要的概率分布31 2.2量子力學基礎32 2.2.1量子態32 2.2.2量子算符33 2.2.3對易關系34 2.2.4量子測量34 2.2.5密度矩陣36 2.2.6Schmidt正交分解與純化37 2.3量子光學基礎38 2.3.1自由電磁場的量子化38 2.3.2Fock態40 2.3.3相干態41 2.3.4壓縮態43 2.3.5相干光45 2.3.6相空間和Wigner函數45 2.3.7高斯操作47 2.3.8量子態計算的數值矩陣表示48 2.4香農熵與經典信息論基礎49 2.4.1基礎知識49 2.4.2香農熵及其相關性質52 2.4.3微分熵及其相關性質58 2.4.4香農熵的可操作性解釋60 2.5馮·諾依曼熵與量子信息論基礎63 2.5.1基礎知識63 2.5.2馮·諾依曼熵及其相關性質66 2.5.3連續變量的馮·諾依曼熵71 2.5.4量子與經典關聯72 2.5.5Holevo定理與Holevo界73 參考文獻76 連續變量量子保密通信 ｜目錄｜ 第3章連續變量量子密鑰分發協議78 3.1常見協議簡介78 3.1.1協議物理部分簡介78 3.1.2協議后處理部分簡介81 3.2單路協議84 3.2.1高斯調制類協議84 3.2.2離散調制類協議91 3.3雙路協議95 3.3.1原始雙路協議95 3.3.2改進雙路協議97 3.3.3一維調制雙路協議99 3.4測量設備無關協議101 3.4.1相干態測量設備無關協議101 3.4.2壓縮態測量設備無關協議103 3.4.3一維調制測量設備無關協議106 參考文獻108 第4章連續變量量子密鑰分發理論安全性110 4.1安全性分析基礎110 4.1.1基本假設110 4.1.2PM模型與EB模型等價性112 4.1.3安全性分析框架與信道竊聽方式114 4.2GG02協議116 4.2.1個體竊聽下的安全性分析117 4.2.2聯合竊聽下的安全性分析118 4.3無開關協議125 4.3.1個體竊聽下的安全性分析126 4.3.2聯合竊聽下的安全性分析127 4.3.3相干竊聽下的安全性分析139 4.4四態調制協議140 4.4.1個體竊聽下的安全性分析141 4.4.2聯合竊聽下的安全性分析141 4.5高階離散調制協議153 4.5.1個體竊聽下的安全性分析153 4.5.2聯合竊聽下的安全性分析153 4.6改進雙路協議158 4.6.1個體竊聽下的安全性分析158 4.6.2聯合竊聽下的安全性分析159 4.7相干態測量設備無關協議171 4.7.1個體竊聽下的安全性分析173 4.7.2聯合竊聽下的安全性分析173 4.8壓縮態測量設備無關協議178 4.8.1個體竊聽下的安全性分析178 4.8.2聯合竊聽下的安全性分析178 參考文獻184 第5章系統關鍵器件建模與安全性分析188 5.1連續變量量子密鑰分發系統188 5.1.1系統結構概述190 5.1.2系統關鍵器件與模塊191 5.2光源非理想性建模與安全性分析193 5.2.1光源非理想性對系統性能影響193 5.2.2光源非理想性來源與特性199 5.3探測器非理想性建模與安全性分析217 5.3.1探測器非理想性來源與特性217 5.3.2探測器非理想性建模與安全性分析221 5.4偏振控制器非理想性建模與安全性分析229 參考文獻233 第6章高斯后選擇技術對協議的改進237 6.1無噪線性放大器237 6.2協議的改進239 6.2.1NLA對GG02協議的改進240 6.2.2NLA對存在光源噪聲的GG02協議和無開關協議的改進243 6.2.3NLA對四態協議的改進250 6.2.4NLA對相干態MDI協議的改進254 參考文獻257 第7章非高斯后選擇技術對協議的改進260 7.1減光子操作與其等價的非高斯后選擇260 7.2協議的改進263 7.2.1非高斯后選擇對GG02協議的改進263 7.2.2非高斯后選擇對測量設備無關協議的改進266 參考文獻272 第8章光放大器對協議的改進274 8.1光放大器模型及原理274 8.1.1相位敏感光放大器274 8.1.2相位非敏感光放大器275 8.2協議的改進276 8.2.1PSA對高斯調制壓縮態零差探測協議的改進276 8.2.2PSA對GG02協議的改進278 8.2.3PSA對一維調制相干態協議的改進281 8.2.4PSA和PIA對雙路協議性能的改進287 參考文獻293