作者单位
摘要
1 国网天津市电力公司,天津 300010
2 国网冀北电力有限公司智能配电网中心,河北秦皇岛 066100
3 天津大学电气自动化与信息工程学院,天津 300072
针对电力物联网智能终端有限的存储、计算和通信资源,现有运行管理算法大多偏重于降低节点功耗,导致终端安全抗捕获的性能受限。为在保障电力物联网终端节点运行性能的同时提升抗物理捕获攻击能力,提出一种轻量级密钥管理方案。通过集中器节点部署增加管控中央区域,形成了一种新型的双层网格部署模型。基于新结构提出一种双阶段的密钥信息分配算法。各阶段根据各子区域节点数目设置 Blom矩阵空间的安全阈值,大幅提高了电力信息网络连通性和抗捕获性能。仿真结果证明,当被捕获终端比例为 5.5%时,该方案对应的通信链路失效概率较t-UKP和 SPECC方案最大降低 63%和 68%。
电力物联网 密钥分配 双层网格结构 抗捕获性 通信开销 power Internet of Things key distribution double-layer grid structure anti-capture communication overhead 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1049
作者单位
摘要
1 季华实验室,广东佛山528200
2 中国人民解放军96035部队,吉林吉林13101
3 中国科学院大学北京100049
随着量子保密通信网络及产业化发展,轻小型化接收望远镜满足量子跟踪仪规模化和便携式的多应用场景需求。对满足接收望远镜的技术体制进行了对比分析,确定了RC+小像元+量子模块的光学系统形式,采用小F数+微小像元的技术体制。设计了全铝一体化结构的φ280量子跟踪仪接收望远镜,F5的RC望远镜采用RSA-6061微晶铝合金作为反射镜的结构材料,配合一体化硬铝合金高刚性结构,静力学(重力变形和温度变形)仿真分析结果满足近衍射极限成像和高效率量子接收要求,动力学仿真分析结果表明,一阶模态为91 Hz,具有足够高的动态刚度和安全冗余。集成测试结果表明:望远镜的中心视场波像差RMS为λ/14.7,5个视场系统波像差均优于λ/12.7,可以确保近衍射极限高质量信标成像,奈奎斯特频率处的光学传递函数为0.15;HV+-四个偏振态的平均偏振对比度为454,全系统效率为51.93%,可以高质量接收量子密钥;-25 ℃和+30 ℃外场恒星成像实验验证了系统可以稳定、高质量提取质心用于脱靶量闭环;与“墨子号”星地量子密钥分发实验成码为92.9 kb,误码率为1.18%,能够实现高效率量子接收。
量子通信 轻小型 量子跟踪仪 高刚性 量子密钥分发 quantum communication lightweight and miniaturized quantum tracker high rigidity quantum key distribution 
光学 精密工程
2023, 31(23): 3426
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学近代物理系, 安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
4 国防科技大学电子对抗学院, 安徽 合肥 230038
在高速测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)系统中,高成码率是实现远距离量子通信的关键。为实现更高的成码率,系统各环节对光源有着更多的要求。针对这些要求设计了应用于高速MDI-QKD系统的脉冲激光器电路。通过对外部或内部触发信号的模拟调理及驱动设计,实现了脉冲激光的产生;通过模拟PID控制与双向TEC电流控制,实现了温度的稳定。最终获得的脉冲光能够实现最高1.25 GHz重复频率、24.2 ps脉冲半高宽、30 dB消光比、0.95 pm波长抖动以及2.014 nm波长调谐范围的输出,有利于成码率的提高,满足高速MDI-QKD系统的要求。
激光技术 量子密钥分发 脉冲激光 高重复频率 窄脉冲宽度 laser techniques quantum key distribution pulse laser high repetition rate narrow pulse width 
量子电子学报
2023, 40(6): 868
作者单位
摘要
1 国网浙江省电力有限公司金华供电公司, 浙江 金华 321000
2 国网浙江省电力有限公司东阳供电公司, 浙江 东阳322100
3 科大国盾量子技术股份有限公司, 安徽 合肥 230088
在量子密钥分发系统中,强光致盲攻击利用单光子探测器在实际工作中可能存在因强光导致的线性探测模式, 实现对单光子探测器输出0或1的控制, 从而实施密钥窃取。针对前人提出的新型脉冲光致盲攻击方案可能存在的漏洞, 提出了一种基于分光检测的脉冲光致盲攻击防御方案。在现行通过检测器件工作电流大小来判断是否有强光攻击存在的防御措施基础上, 该方案在单光子探测器被致盲之前实现强脉冲光的100%检测, 从而关闭脉冲光致盲攻击的检测漏洞, 提升量子密钥分发系统的安全性。
量子信息 量子密钥分发 单光子探测器 致盲攻击 脉冲光致盲攻击 quantum information quantum key distribution single-photon detector blinding attack pulse illumination attack 
量子电子学报
2023, 40(5): 719
胡倩倩 1,2冯宝 1,2闫龙川 3赵晓红 4[ ... ]李威 5,*
作者单位
摘要
1 南瑞集团有限公司/国网电力科学研究院有限公司, 江苏 南京 210000
2 南京南瑞国盾量子技术有限公司, 江苏 南京 210000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100000
4 国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东 济南 250000
5 南京邮电大学, 江苏 南京 210003
量子密钥分发 (QKD) 在信道中容易丢失信息载体, 因此有限的通信距离和密钥生成速率是其应用的主要瓶颈。一般而言, 密钥速率受信道传输速率的限制, 而相位匹配量子密钥分发 (PM-QKD) 协议的提出克服了线性密钥速率的约束, 即安全密钥速率与传输速率的平方根成正比。虽然PM-QKD协议可以保证探测器的安全性, 但光源方面仍存在一些缺陷。在PM-QKD协议中, 一般假设光源为理想相干态, 而这与实际的QKD系统不完全相符, 从而造成一些安全问题。本研究讨论了光子数分布未知条件下的PM-QKD协议, 证明了光子数分布未知条件下的安全性分析仍然是合理的, 也表明基于光源检测的PM-QKD协议产生的密钥率与理想光源下的密钥率基本一致。
量子信息 量子密钥分发 相位匹配 光源监测 光源涨落 光子数分布 quantum information quantum key distribution phase-matching light source monitoring source fluctuation photon number distribution 
量子电子学报
2023, 40(5): 712
作者单位
摘要
贵州大学大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
提出了一种基于K近邻算法的相位编码连续变量量子密钥分发量子态识别方法。算法利用接收量子态的相位特征实现识别,首先由已知相干态构成的训练集进行学习,再根据未知量子态提取出的相位特征进行分类。推导了基于K近邻的识别方法在集体攻击与反向协调下的安全码率,比较了该方法应用于四态协议和八态协议下,在不同传输距离、调制方差、过量噪声下的性能。数值仿真结果表明,该方法能够有效生成安全密钥,当安全码率为10-5比特每符号时,传输距离可达到250 km。
连续变量 量子密钥分发 相位编码 K近邻算法 
激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1927002
作者单位
摘要
西安科技大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710054
光纤量子密钥分发的应用推广取决于与现有光网络的兼容性, 而利用波分复用技术将经典数据和量子信号进行共纤传输兼备安全性、经济性和实用性等优势。针对经典 - 量子信号共纤同传系统中信号态平均光子数、诱骗态种类数量等参数最优取值处理困难、运行速度缓慢等影响其实用化的突出问题, 建模分析了主要噪声成分, 并在考虑统计波动影响下对有限长效应和诱骗态方法进行了评估。进而利用原始信号数据集对反向传播 (BP) 神经网络进行训练, 以实现不同信道噪声条件下的信号态平均光子数等系统参数的预测。结果表明, 该网络输出的预测平均光子数取值与原始曲线取值结果基本一致, 训练误差小于10-3。该网络可作为一种有效模型用于实用化诱骗态经典-量子共纤同传系统参数预测, 对量子保密通信向着高速率、大容量、智能化发展具有潜在的应用价值。
量子光学 量子密钥分发 波分复用 机器学习 神经网络 quantum optics quantum key distribution wavelength division multiplexed machine learning neural network 
量子电子学报
2023, 40(4): 546
王晟 1方晓明 1林昱 1张天兵 2,3[ ... ]王乐 4,*
作者单位
摘要
1 国网福建省电力有限公司信息通信分公司, 福建 福州 350003
2 南京南瑞信息通信科技有限公司, 江苏 南京 211000
3 南京南瑞国盾量子技术有限公司, 江苏 南京 211000
4 南京邮电大学, 江苏 南京 210003
量子密钥分发 (QKD) 具有信息论上的无条件安全性,而相位匹配量子密钥分发 (PM-QKD) 是双场量子密钥分发协议 (TF-QKD) 的一个变体,其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态,提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议,即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式,并通过数值仿真分析了该协议的性能,证明了该协议的有效性。
量子光学 量子密钥分发 相位匹配量子密钥分发 诱骗态 密钥率 quantum optics quantum key distribution phase-matching quantum key distribution decoy state secret key rate 
量子电子学报
2023, 40(4): 541
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北 石家庄 050081
2 河北省光子信息技术与应用重点实验室,河北 石家庄 050081
在空间信道连续变量量子密钥分发(CVQKD)中,相干态调制体制与经典光通信设备通用性更强、与光纤信道兼容性更好,是未来空间信道CVQKD网络建设重要方案之一。针对湍流信道中光量子信号的扩束、吸收、散射、漂移以及本振光和量子信号之间的相位差抖动等效应,构建了湍流信道下CVQKD安全密钥率仿真模型,重点分析了湍流信道参数、相位延迟量和探测方式对系统密钥率的影响。结果表明:系统总过噪声与传输距离、本振光和信号光延迟时间、大气湍流强度等均呈正相关,大气湍流的增强会降低信道透过率,还会增大系统中断概率和过噪声,使系统密钥率迅速下降。外差探测在短距离传输时具有较高密钥率,零差探测可实现更远距离传输。仿真结果可为实际自由空间CVQKD系统的设计和优化提供参考。
光通信 量子密钥分发 连续变量 大气湍流 安全密钥率 
中国激光
2023, 50(14): 1412002
作者单位
摘要
1 南京南瑞国盾量子技术有限公司, 江苏 南京 211106
2 南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210003
安全性分析是实用化量子密钥分发 (QKD) 协议中不可或缺的一部分, 它不仅可以用来表征外界的窃听能力, 还可以为系统的密钥率提供安全的范围。量子通道攻击能力的表征是QKD安全性分析的主要内容, 其中集体攻击被认为是最强大的量子通道攻击之一。构造了由两体耦合作用和正定算子测度 (POVM) 构成的广义的集体攻击操作, 给出了E91-QKD相对于集体攻击的安全性分析。仿真结果显示, 在集体攻击下窃听者与通信方之间的互信息要小于基于纠缠纯化协议所提供的界限, 因此系统的密钥率和对误比特率的容忍度有了显著的提升。所提出的安全性分析将为实用化QKD的密钥率提升提供一个解决途径, 且该方法可与其他实验方法兼容。
量子信息 量子密码 E91量子密钥分发 集体攻击 两体耦合 quantum information quantum encryption E91-quantum key distribution collective attack bipartite coupling 
量子电子学报
2023, 40(3): 407

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