光纤信道连续变量量子密钥分发原理与应用

本书旨在介绍光纤信道中连续变量量子密钥分发的基础知识及相关领域的最新进展，首先介绍量子密钥分发的研究背景及基本的物理原理；其次介绍一些经典的光纤信道连续变量量子密钥分发系统；最后针对现存系统存在的问题，将一些新的技术加入其中，提出安全性更强、性能更完备的量子密钥分发方案。 本书可作为光纤信道连续变量量子密钥分发领域相关工作者的参考书，也可帮助对连续变量量子密钥分发感兴趣的读者快速了解该领域中几个重要分支的前沿知识。

第1章 绪论11.1 研究背景与意义11.2 量子密码概述21.3 连续变量量子密钥分发介绍31.3.1 连续变量量子密钥分发理论研究进展31.3.2 连续变量量子密钥分发实验研究进展61.4 连续变量量子密钥分发特点及待解决的问题71.4.1 连续变量量子密钥分发特点71.4.2 连续变量量子密钥分发待解决的问题71.5 研究内容和主要贡献81.6 本书的组织架构11第2章 连续变量量子密钥分发基础知识132.1 量子光学基础132.1.1 光场量子化132.1.2 高斯态152.1.3 高斯操作182.1.4 相干检测192.2 信息论基础202.2.1 经典信息论202.2.2 量子信息论212.3 连续变量量子密钥分发协议基础232.3.1 高斯调制连续变量量子密钥分发协议232.3.2 离散调制连续变量量子密钥分发协议272.3.3 测量设备无关的连续变量量子密钥分发协议28第3章 高速连续变量量子密钥分发方案323.1 本地本振连续变量量子密钥分发方案323.1.1 总体方案的介绍323.1.2 参数设定分析353.1.3 原理实验验证383.2 基于光学频率梳的多路并行连续变量量子密钥分发方案403.2.1 基于光梳的CVQKD方案413.2.2 相位补偿423.2.3 过噪声分析433.2.4 安全性分析473.3 基于采样值补偿的高速率连续变量量子密钥分发方案523.3.1 有限采样带宽影响533.3.2 基于采样值补偿的CVQKD方案553.3.3 过噪声分析563.3.4 安全性分析58第4章 远距离连续变量量子密钥分发方案624.1 基于减光子的连续变量量子密钥分发方案624.1.1 ESIM-based CVQKD系统中的减光子操作634.1.2 方案的渐近密钥率计算654.1.3 方案的性能分析及讨论674.2 基于非高斯态区分检测的连续变量量子密钥分发方案734.2.1 远距离连续变量量子密钥分发744.2.2 方案中使用到的关键技术774.2.3 方案的性能分析及讨论814.3 连续变量量子密钥分发中继方案894.3.1 CVQKD的中继方案904.3.2 其他中继方案954.3.3 几种中继方案的安全性分析98第5章 基于量子催化的连续变量量子密钥分发方案1005.1 基于量子催化的高斯调制连续变量量子密钥分发方案1005.1.1 基于量子催化的连续变量量子密钥分发系统1015.1.2 安全性分析与比较1045.2 基于量子催化的自参考连续变量量子密钥分发方案1115.2.1 基于量子催化的自参考连续变量量子密钥分发系统1125.2.2 安全性分析与比较1165.3 基于量子催化的测量设备无关连续变量量子密钥分发方案1215.3.1 量子催化的测量设备无关连续变量量子密钥分发系统1225.3.2 安全性分析与比较1255.4 基于量子催化的离散调制连续变量量子密钥分发方案1345.4.1 离散调制协议和量子催化1355.4.2 量子催化的离散调制协议1375.4.3 安全性分析与比较139第6章 连续变量量子密钥分发方案的实际攻击防御1446.1 基于双相位调制的往返式测量设备无关的连续变量量子密钥分发方案1446.1.1 测量设备无关连续变量量子密钥分发方案1456.1.2 方案的安全性分析1496.2 基于隐马尔可夫模型的校准攻击识别方案1546.2.1 方案描述1556.2.2 方案性能分析1606.2.3 安全性分析1636.3 基于人工神经网络的攻击检测与分类方案1666.3.1 方案描述1676.3.2 方案性能分析1706.3.3 安全性分析176第7章 连续变量量子秘密共享方案1787.1 研究背景1787.2 基于热态的被动量子秘密共享方案1787.2.1 方案描述1797.2.2 渐近安全性分析1827.2.3 有限长安全性分析1877.3 基于离散调制相干态的连续变量量子秘密共享方案1897.3.1 方案描述1907.3.2 安全密钥率的计算1937.3.3 方案性能分析195参考文献200