自由空間量子密鑰分配.pdf

1、中國科學技術大學學位論文相關聲明本人聲明所呈交的學位論文，是本人在導師指導下進行研究工作所取得的成果。除己特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中作了明確的說明。本人授權中國科學技術大學擁有學位論文的部分使用權，即學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學位論文編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印

2、或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。保密的學位論文在解密后也遵守此規(guī)定。作者簽名年月日摘要密碼學具有悠久的歷史，從人類文明的誕生之日起，保密通信就伴隨著人類的發(fā)展，在軍事、國防發(fā)揮了重要的作用。計算機、網(wǎng)等技術的發(fā)展讓人類進入了信息社會，而信息的保密則在經(jīng)濟和私人領域也越來越重要?，F(xiàn)代密碼學告訴我們，保密通信的關鍵在于密鑰的安全性。如何保證密鑰的安全性在經(jīng)典領域一直是一個難以解決的問題。而對于使用公鑰系統(tǒng)的密碼，例如，其安全性難以得到證

3、明。特別是隨著計算機技術的發(fā)展，建立在公鑰密碼基礎上的保密通信岌岌可危。私鑰系統(tǒng)雖然安全，但是密鑰分配的安全性在經(jīng)典系統(tǒng)中一直難以得到保證。量子密鑰的出現(xiàn)剛好解決了私鑰分配的難題。它的安全性建立在量子力學的基礎之上，不論將來技術如何發(fā)展，依然能夠保證密鑰分配的安全性。從第一個密碼協(xié)議的提出到現(xiàn)在，經(jīng)過多年的發(fā)展，量子密碼己經(jīng)非常成熟了。在光纖和實際光纜中己經(jīng)有超過公里的密鑰分配系統(tǒng)，商用化的終端也己經(jīng)出現(xiàn)。在自由空間，公里的自由空間密鑰

4、分配也已經(jīng)實現(xiàn)。量子密碼開始向網(wǎng)絡化、全球化發(fā)展。而光纖由于自身的損耗，在目前技術條件下，短期內(nèi)其傳輸距離很難超過幾百公里，要建成全球的密鑰傳輸網(wǎng)絡只能另尋出路。我們知道大氣的分布在地面以上公里以內(nèi)，在某些波長，大氣層的透射率在以上，如果通過衛(wèi)星作為中轉(zhuǎn)來連接光纖組成的量子密鑰分配局域網(wǎng)，那么就可以實現(xiàn)全球的保密通信網(wǎng)絡。本博士論文主要講述了自由空間量子密鑰分配的相關問題，對衛(wèi)星一地面的量子密鑰分配的背景光問題進行了研究，主要內(nèi)容如下首

5、先對經(jīng)典密碼和量子密碼做了簡單的介紹，重點介紹了量子密碼的原理。接著對量子密碼分配的傳輸介質(zhì)一光纖和自由間大氣做了考察和對比，分析了自由空間密鑰傳輸?shù)膬?yōu)點和缺點，闡述了利用衛(wèi)星一地面量子密鑰傳輸來建立全球量子密鑰傳輸?shù)母拍?。介紹了室內(nèi)米自由空間量子密鑰傳輸試驗的原理，過程和結果。通過一組正對的望遠鏡禍合，采用以不等臂一千涉儀為基礎的相位編碼方式，成功地實現(xiàn)了實驗室內(nèi)米距離的自由空間量子密鑰分配。實驗表明這樣的系統(tǒng)工作是穩(wěn)定可靠的，與偏振