吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (5): 1612-1616.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201705038

• • 上一篇    下一篇

光纤信道应力作用对量子密钥分发误码率的影响

吴佳楠1, 2, 王世刚1, 王新诚2, 魏荣凯2, 刘桂霞3   

  1. 1.吉林大学 通信工程学院, 长春 130022;
    2.长春大学 计算机科学与技术学院, 长春 130022;
    3.吉林大学 计算机科学与技术学院, 长春 130012
  • 收稿日期:2016-07-24 出版日期:2017-09-20 发布日期:2017-09-20
  • 通讯作者: 刘桂霞(1963-),女,教授,博士生导师.研究方向:计算智能和生物信息学.E-mail:liugx@jlu.edu.cn
  • 作者简介:吴佳楠(1980-),男,讲师,博士.研究方向:计算智能和量子通信.E-mail:jiananwu@126.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点项目(61631009); 国家自然科学基金项目(61373051); 教育部春晖计划项目(Z2015024); 吉林省科技发展项目(20150204006,20160101259JC,20170204023GX)

Influence of fiber channel stress on quantum key distribution bit error rate

WU Jia-nan1, 2, WANG Shi-gang1, WANG Xin-cheng2, WEI Rong-kai2, LIU Gui-xia3   

  1. 1.College of Communication Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.College of Computer Science and Technology, Changchun University, Changchun 130022, China;
    3.College of Computer Science and Technology, Jilin University, Changchun 130012, China
  • Received:2016-07-24 Online:2017-09-20 Published:2017-09-20

RICH HTML

0   

PDF (PC)

161

摘要： 基于BB84协议原理,构建了应力环境下偏振编码的点对点实际量子密钥分发(QKD)系统。完成了商用光纤信道应力作用下的量子密钥分发实验,对系统主要参数实时采集并进行数据分析。结果表明:随着光纤信道上外界作用力的增加,QKD系统诱骗态和信号态误码率均随之增大,成码率降低;QKD系统所能承受的拉力极值小于压力极值,系统对于拉力变化更为敏感。本研究结果对指导密钥分发在军事和商用保密通信中的实际应用具有一定的参考价值。

关键词: 通信技术, 量子密钥分发, BB84协议, 诱骗态, 信号态, 误码率

Abstract: An actual point to point Quantum Key Distribution (QKD) experimental system of polarization encoding was built based on BB84 protocol under stress testing conditions. QKD experiment under commercial fiber channel stress was carried out. The main parameters of the system were collected in real time for data analysis. The results show that, with the increase in the external forces on the fiber channel, both the decoy state error rate and the signal state error rate of the QKD system increase, but the bit generation rate decreases. The tensile limit value of the QKD system is lass than the limit value of the pressure, the system is more sensitive to tension change. Results of this study may provide guidance for the application of key distribution in military and commercial secret communication.

Key words: communication technology, quantum key distribution, BB84 protocol, decoy state, signal state, bit error rate

中图分类号: 

  • TN918
[1] Mayers D. Unconditional security in quantum cryptography[J].Journal of the ACM , 2001, 48(3):351-406.
[2] Bennett C H, Brassard G. Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing[C]∥Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing,Bangalore,India,1984:175-179.
[3] Bouwmeester D, Pan J W, Mattle K, et al. Experimental quantum teleportation[J]. Nature, 1997, 390: 575-579.
[4] Hwang W Y. Quantum key distribution with high loss: toward global secure communication[J]. Phys Rev Lett,2003,91(5):057901.
[5] Duan L M, Lukin M D, Cirac J I, et al. Long-distance quantum communication with atomic ensembles and linear optics[J]. Nature, 2001, 414: 413-418.
[6] 周小清, 邬云文, 赵晗.量子隐形传态网络的互联与路由策略[J].物理学报, 2011, 60(4): 35-40.
Zhou Xiao-qing, Wu Yun-wen, Zhao Han. Quantum teleportation internetworking and routing strategy[J].Acta Physica Sinica, 2011 , 60 (4) :35-40.
[7] 秦晓娟, 王金东, 魏正军, 等. 长程光纤传输的时间抖动对相位编码量子密钥分发系统的影响[J]. 物理学报, 2010, 59 (8): 5514-5522.
Qin Xiao-juan, Wang Jin-dong, Wei Zheng-jun, et al. The influence of the time delay through long trunk fiber on the phase-coding quantum key distribution system[J]. Acta Physica Sinica, 2010, 59 (8): 5514-5522.
[8] 周南润, 曾宾阳, 王立军, 等.基于纠缠的选择自动重传量子同步通信协议[J].物理学报,2010, 59(4):2193-2199.
Zhou Nan-run, Zeng Bin-yang,Wang Li-jun,et al. Selective automatic repeat quantum synchronous communication protocol based on quantum entanglement[J]. Acta Physica Sinica, 2010, 59(4):2193-2199.
[9] Peng C Z, Zhang J, Yang D, et al. Experimental long-distance decoy-state quantum key distribution based on polarization encoding[J]. Phys Rev Lett, 2007, 98: 010505.
[10] 岳孝林, 王金东, 魏正军, 等. 一种新的单光源多波长双向量子密钥分发系统[J]. 物理学报, 2012, 61(18): 234-240.
Yue Xiao-lin, Wang Jin-dong, Wei Zheng-jun, et al. A new multi-wavelength two-way quantum key distribution system with a single optical source[J]. Acta Physica Sinica, 2012, 61(18): 234-240.
[11] 焦荣珍,唐少杰, 张弨. 诱惑态量子密钥分配系统中统计涨落的研究[J]. 物理学报, 2012,61(5):050302.
Jiao Rong-zhen, Tang Shao-jie, Zhang Chao. Analysis of statistical fluctuation in decoy state quantum key distribution system[J]. Acta Physica Sinica, 2012,61(5):050302.
[12] Sasaki M, Fujiwara M, Ishizuka H, et al. Field test of quantum key distribution in the Tokyo QKD network[J]. Opt Express, 2011, 19:10387-10409.
[13] Chen T Y, Liang H, Liu Y, et al. Field test of a practical secure communication network with decoy-state quantum cryptography[J]. Opt Express, 2009, 17: 6540-6549.
[14] Chen T Y, Wang J, Liang H, et al. Metropolitan all-pass and inter-city quantum communication network[J]. Opt Express, 2010, 18: 27217-27225.
[15] 裴昌幸, 韩宝彬, 赵楠, 等.光纤信道压力作用下量子密钥分发误码率建模与仿真[J].光子学报, 2009,38(2):422-424.
Pei Chang-xing, Han Bao-bin, Zhao Nan, et al. QBER modeling and simulation of QKD in optical fiber with force[J]. Acta Physica Sinica, 2009,38(2):422-424.
[16] Gottesman D, Lo H K, Lütkenhaus N, et al. Security of quantum key distribution with imperfect devices[J]. International Symposium on Information Theory,2003,4(5):136.
[1] 周彦果,张海林,陈瑞瑞,周韬. 协作网络中采用双层博弈的资源分配方案[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1879-1886.
[2] 孙晓颖, 扈泽正, 杨锦鹏. 基于分层贝叶斯网络的车辆发动机系统电磁脉冲敏感度评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1254-1264.
[3] 董颖, 崔梦瑶, 吴昊, 王雨后. 基于能量预测的分簇可充电无线传感器网络充电调度[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1265-1273.
[4] 牟宗磊, 宋萍, 翟亚宇, 陈晓笑. 分布式测试系统同步触发脉冲传输时延的高精度测量方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1274-1281.
[5] 丁宁, 常玉春, 赵健博, 王超, 杨小天. 基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1298-1304.
[6] 韩家伟, 刘衍珩, 孙鑫, 宋立军. 基于量子密钥和云服务的身份加密方案[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 551-557.
[7] 陈瑞瑞, 张海林. 三维毫米波通信系统的性能分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 605-609.
[8] 张超逸, 李金海, 阎跃鹏. 双门限唐检测改进算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 610-617.
[9] 关济实, 石要武, 邱建文, 单泽彪, 史红伟. α稳定分布特征指数估计算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 618-624.
[10] 李炜, 李亚洁. 基于离散事件触发通信机制的非均匀传输网络化控制系统故障调节与通信满意协同设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 245-258.
[11] 孙晓颖, 王震, 杨锦鹏, 扈泽正, 陈建. 基于贝叶斯网络的电子节气门电磁敏感度评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 281-289.
[12] 武伟, 王世刚, 赵岩, 韦健, 钟诚. 蜂窝式立体元图像阵列的生成[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 290-294.
[13] 袁建国, 张锡若, 邱飘玉, 王永, 庞宇, 林金朝. OFDM系统中利用循环前缀的非迭代相位噪声抑制算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 295-300.
[14] 王金鹏, 曹帆, 贺晓阳, 邹念育. 基于多址干扰和蜂窝间互扰分布的多载波系统联合接收方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 301-305.
[15] 石文孝, 孙浩然, 王少博. 无线Mesh网络信道分配与路由度量联合优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1918-1925.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 刘富, 兰旭腾, 侯涛, 康冰, 刘云, 林彩霞. 基于优化k-mer频率的宏基因组聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1593 -1599 .
[2] 曲大义,杨晶茹,邴其春,王五林,周警春. 基于干线车流排队特性的相位差优化模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1685 -1693 .
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发