中新社合肥2月2日電 (記者 吳蘭)記者2日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校科研人員在環(huán)回差分相位量子密鑰分配(RRDPS)研究方面取得重要進(jìn)展——在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了分組脈沖數(shù)最小、安全距離最長(zhǎng)的RRDPS協(xié)議。
這一研究成果近日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》(《Nature Communications》)上。
中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的銀振強(qiáng)、王雙、陳巍、韓正甫等在理論上完善了該協(xié)議的安全性證明，以此為基礎(chǔ)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了分組脈沖數(shù)最小、安全距離最長(zhǎng)的RRDPS協(xié)議，解決了該協(xié)議在實(shí)際信道條件下分組脈沖數(shù)過多、效率偏低的問題。
RRDPS是日本和美國(guó)科學(xué)家2014年提出的新型量子密鑰分發(fā)協(xié)議。該協(xié)議無需監(jiān)測(cè)信號(hào)擾動(dòng)參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)竊聽者信息量的估計(jì)，也從量子密鑰分發(fā)協(xié)議的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了突破，在實(shí)際應(yīng)用中，免信道擾動(dòng)監(jiān)測(cè)也帶來了系統(tǒng)簡(jiǎn)化、誤碼率容忍高的優(yōu)勢(shì)，因此引起了學(xué)術(shù)界的濃厚興趣。
然而該協(xié)議仍存在一些關(guān)鍵問題沒有解決。首先在理論上，現(xiàn)有的安全性證明對(duì)信息泄露的計(jì)算較為粗糙，還不能定量描述竊聽者攻擊行為、系統(tǒng)誤碼率和信息泄露的內(nèi)在關(guān)系；實(shí)驗(yàn)上需要的脈沖分組數(shù)L過大，實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量的裝置較復(fù)雜，這也限制了該協(xié)議的實(shí)用化。
為解決這些問題，中國(guó)科研人員首先在理論上完善了RRDPS協(xié)議的安全性證明。仿真計(jì)算表明，基于這一新的安全性證明，RRDPS協(xié)議的密鑰率和安全距離等關(guān)鍵指標(biāo)都有了顯著提高，且其所需的脈沖分組數(shù)L相對(duì)于原始協(xié)議大大減少，這對(duì)于降低RRDPS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)難度、提升其實(shí)用性有著重要意義。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證該理論，韓正甫研究組還實(shí)現(xiàn)了L=3的最簡(jiǎn)RRDPS演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在30km光纖信道上實(shí)現(xiàn)了免誤碼檢測(cè)的密鑰分發(fā)；如果結(jié)合信道擾動(dòng)參數(shù)，安全距離則可以達(dá)到140km。該成果對(duì)于豐富高維量子密鑰分發(fā)的安全性分析理論和方法，提升系統(tǒng)的實(shí)用性有著重要參考價(jià)值。(完)
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