融合副载波复用量子密钥分配的智能配电网安全通信机制

针对基于无源光网络(passive optical network,PON)的智能配电网(smart distribution grid,SDG)通信平台,首先深入分析其信息安全风险,在此基础上提出了将高效的副载波复用量子密钥分配(subcarrier multiplexed quantum key distribution,SCM-QKD)技术融合于PON-SDG的技术构想。针对树形、手拉手和链状3种典型拓扑,对采用SCM-QKD技术的PON的量子密钥差错率(quantum bit-error-rate,QBER)和筛选成钥率参数进行了理论计算。计算和分析结果表明,在典型的PON链路长度和分光比参数下,SCM-QKD技术能够满足SDG业务的信息安全需求。最后给出了融合SCM-QKD技术实现PON中光线路终端(optical line terminal,OLT)和用户侧光网络单元(optical network unit,ONU)共享量子密钥的分配,以及基于该密钥实现OLT与ONU双向身份认证和会话密钥生成的实施方案流程。

基于不同光纤的波分复用型量子密钥分配研究

基于波分复用技术可以实现量子与经典信号在同一根光纤中共传。由于经典信号与光纤的非线性相互作用引起的噪声会降低量子密钥分配QKD的信噪比,需要采取措施降低经典噪声的影响。与以往对QKD设备侧的改造不同,从光纤传输线路的角度出发,通过对比不同种类光纤的性质,建立波分复用单纤传输量子密钥分配噪声模型,结合诱骗态和有限长安全分析方法,分析了不同种类光纤对共纤QKD背景噪声计数率、安全密钥率和最大安全传输距离等性能的影响。对G.652、G.654和G.655三种光纤的数值仿真结果表明, G.655光纤可以降低共纤QKD的背景噪声计数率, G.654光纤可以增大共纤QKD的安全密钥率和最大安全传输距离,而常用的标准单模光纤G.652对于共纤QKD性能的影响居于三者之间。

基于Logistic混沌的电力线载波频谱分组量子加密算法

针对当前算法对电力线载波频谱进行分组量子加密时,存在加密效果差、加密的雪崩效应性能低以及安全性能差的问题,提出了基于Logistic混沌的电力线载波频谱分组量子加密算法.通过电力线载波频谱参数分析构建Logistic混沌模型,以此为基础迭代求解量子加密密钥,并在量子极化的原则下分配密钥,在信道中生成可分配的筛选密钥,并利用POVM算法分配密钥,实现电力线载波频谱的分组量子加密.实验结果表明,所提算法的加密效果更好、加密的雪崩效应性能更高以及安全性能更好.

基于低损耗多芯光纤的空分复用量子密钥分配

基于商用4芯低损耗多芯光纤(MCF)和相位编码量子密钥分配(QKD)系统,实验验证空分复用-量子密钥分配(SDM-QKD)方案的实际产业化可行性。通过超过4 h不间断运行,当共纤传输距离为21.39 km时,QKD的安全密钥率平均值为2.90 kbit/s,量子比特误码率平均值为0.88%;当共纤传输距离为42.78 km时,QKD的安全密钥率平均值为0.75 kbit/s,量子比特误码率平均值为2.15%。与量子信号单独占用一根光纤时QKD的性能进行对比,商用多芯光纤的芯间串扰对QKD信噪比的影响较小,表明基于商用多芯光纤可实现SDM-QKD的实际部署和应用。

副载波量子密码系统

成果简介：量子密码学是基于量子光学技术研究和开发新一代密码系统的光子学的一个分支。量子密钥分配系统允许多个用户同时获得一个可能被用来作为绝对安全密钥的相同的随机位序列。这些系统的主要特征是能够经常发现安全通道遭受的窃听。

基于正交频分复用的连续变量量子密钥分发方案

正交频分复用技术已被广泛应用于量子密钥分发系统研究中,在此提出了基于正交频分复用的连续变量量子密钥分发方案,连续变量量子密钥分发过程中发送方以快速傅立叶反变换调制复用子载波,接收方以快速傅立叶变换得到原始频域子载波,并由系统协方差矩阵性能刻画出传输性能。仿真结果显示:正交频分复用技术能够提高连续变量量子密钥分发系统的传输密钥率。

基于双光纤布拉格光栅滤波的量子密钥分发误码率分析

给出了偏振编码副载波复用量子密钥分发方案中的信号边带严格的表达式,并分析了调制过程中量子误码率的主要来源。基于此提出了一种基于双光纤布拉格光栅的量子密钥分发滤波方案,该方案采用两个光纤布拉格光栅反射端对向放置的结构设计,利用其极窄的反射谱将所需的信号频率从较强的杂波频率中滤出。仿真结果表明,该滤波结构能够有效地滤除副载波复用量子密钥分发系统中信号频率以外的互调边带,从而降低量子误码率。