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从单量子层面上来说,量子密钥分配很可能是量子力学理论的第一个实际应用。理论上,量子密钥分配可以保证通信过程中密钥的绝对安全性,因此使得传统密码术自惭形秽。然而,由于现实存在的缺陷,因此目前所有的量子密钥分配实验,从根本上来说,其实是不安全的。为了减小理论和实际上存在的巨大的差异,近来有人提出了用诱饵态来显著提升量子密钥分配性能的想法。进一步研究诱饵态量子密钥分配正是本文所要做的主要工作。
全文分为六章。第一章主要介绍量子密钥分配的发展历史以及最新进展。第二章介绍了量子密钥分配的基本原理和三个最具代表性的方案。其中对量子不可克隆定理以及对非正交态的测量必定扰动态这一理论给出较为新颖的证明。第三章先是给出了用弱相干态实现的量子密钥分配的数学模型,接着介绍了窃听者的“光子束分攻击”策略,最后给出了对付光子束分攻击的两种重要方法(诱饵态方法和非正交态编码方法)的基本思想和具体操作过程。第四章我们首先分析了诱饵态BB84协议的安全性,接着我们提出了一个计算非正交编码量子密钥分配的密钥产生率定理,并把这个定理推广到普遍情况。在此基础上我们提出了一个具体非正交编码的诱饵态量子密钥分配协议来分析其安全性。第五章我们进一步研究了现实的弱相干态量子密钥分配实验,并在此基础上提出了确保诱饵态量子密钥分配实验有效的一个必要条件,进而提出了一个信号诱饵双用的量子密钥分配方案。最后在第六章我们对本文的工作进行了总结和展望。