基于BB84协议相位编码的量子密钥分发系统研究与实现的中期报告.docx

基于BB84协议相位编码的量子密钥分发系统研究与实现的中期报告
摘要：
量子密钥分发(QKD)技术是基于量子力学的一种通信方式，它利用一些量子特性来保证密钥的安全性，比如不可破坏性、不可克隆性等。BB84协议是一种常用的QKD协议，它基于相位编码，通过发送一些随机选择的相位来分发密钥。本研究将基于BB84协议相位编码，研究并实现一个实验室级别的量子密钥分发系统。本中期报告主要介绍了系统的硬件设计和软件实现，包括量子源、光学分路器、光学探测器、以及密钥分发和校验等模块。本系统采用了一些先进的技术来提高系统的性能和安全性，比如基于电子学的自动互补方式、基于DSP的光信号处理、基于压缩感知的密钥提取等等。实验的结果表明，本系统能够成功地分发量子密钥，并且具有很好的安全性和可靠性，可以用于一些安全性较高的通信场合。
关键词：量子密钥分发；BB84协议；相位编码；自动互补；压缩感知。
Abstract：
Quantumkeydistribution(QKD)isacommunicationmethodbasedonquantummechanics.Itutilizessomequantumpropertiestoguaranteethesecurityofthekey,suchasnon-destructivenessandnon-clonability.BB84protocolisacommonQKDprotocolbasedonphasecoding,whichdistributeskeysbysendingrandomlyselectedphases.ThisstudywillbebasedontheBB84protocolphasecoding,toresearchandimplementalaboratory-levelquantumkeydistributionsystem.Thismid-termreportmainlyintroducesthehardwaredesignandsoftwareimplementationofthesystem,includingquantumsources,opticalsplitter,opticaldetector,andkeydistributionandverificationmodules.Thissystemadoptssomeadvancedtechnologiestoimprovethesystemperformanceandsecurity,suchasautomaticcomplementaritybasedonelectronics,opticalsignalprocessingbasedonDSPandkeyextractionbasedoncompressedsensing,etc.Theexperimentalresultsshowthatthesystemcansuccessfullydistributequantumkeysandhavegoodsecurityandreliability,whichcanbeusedinsomecommunicationoccasionswithhighsecurityrequirements.
Keywords:quantumkeydistribution;BB84protocol;phasecoding;automaticcomplementarity;compressedsensing.