第1章連續(xù)變量量子保密通信概述1

1.1量子密鑰分發(fā)2

1.1.1基本假設(shè)3

1.1.2性能指標(biāo)4

1.1.3主要協(xié)議類型4

1.2量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)5

1.2.1光纖量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)5

1.2.2星地量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)10

1.3連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)11

參考文獻(xiàn)16

第2章連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)理論基礎(chǔ)25

2.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)25

2.1.1Hilbert空間25

2.1.2矩陣計算29

2.1.3重要的概率分布31

2.2量子力學(xué)基礎(chǔ)32

2.2.1量子態(tài)32

2.2.2量子算符33

2.2.3對易關(guān)系34

2.2.4量子測量34

2.2.5密度矩陣36

2.2.6Schmidt正交分解與純化37

2.3量子光學(xué)基礎(chǔ)38

2.3.1自由電磁場的量子化38

2.3.2Fock態(tài)40

2.3.3相干態(tài)41

2.3.4壓縮態(tài)43

2.3.5相干光45

2.3.6相空間和Wigner函數(shù)45

2.3.7高斯操作47

2.3.8量子態(tài)計算的數(shù)值矩陣表示48

2.4香農(nóng)熵與經(jīng)典信息論基礎(chǔ)49

2.4.1基礎(chǔ)知識49

2.4.2香農(nóng)熵及其相關(guān)性質(zhì)52

2.4.3微分熵及其相關(guān)性質(zhì)58

2.4.4香農(nóng)熵的可操作性解釋60

2.5馮·諾依曼熵與量子信息論基礎(chǔ)63

2.5.1基礎(chǔ)知識63

2.5.2馮·諾依曼熵及其相關(guān)性質(zhì)66

2.5.3連續(xù)變量的馮·諾依曼熵71

2.5.4量子與經(jīng)典關(guān)聯(lián)72

2.5.5Holevo定理與Holevo界73

參考文獻(xiàn)76

第3章連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議78

3.1常見協(xié)議簡介78

3.1.1協(xié)議物理部分簡介78

3.1.2協(xié)議后處理部分簡介81

3.2單路協(xié)議84

3.2.1高斯調(diào)制類協(xié)議84

3.2.2離散調(diào)制類協(xié)議91

3.3雙路協(xié)議95

3.3.1原始雙路協(xié)議95

3.3.2改進(jìn)雙路協(xié)議97

3.3.3一維調(diào)制雙路協(xié)議99

3.4測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議101

3.4.1相干態(tài)測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議101

3.4.2壓縮態(tài)測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議103

3.4.3一維調(diào)制測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議106

參考文獻(xiàn)108

第4章連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)理論安全性110

4.1安全性分析基礎(chǔ)110

4.1.1基本假設(shè)110

4.1.2PM模型與EB模型等價性112

4.1.3安全性分析框架與信道竊聽方式114

4.2GG02協(xié)議116

4.2.1個體竊聽下的安全性分析117

4.2.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析118

4.3無開關(guān)協(xié)議125

4.3.1個體竊聽下的安全性分析126

4.3.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析127

4.3.3相干竊聽下的安全性分析139

4.4四態(tài)調(diào)制協(xié)議140

4.4.1個體竊聽下的安全性分析141

4.4.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析141

4.5高階離散調(diào)制協(xié)議153

4.5.1個體竊聽下的安全性分析153

4.5.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析153

4.6改進(jìn)雙路協(xié)議158

4.6.1個體竊聽下的安全性分析158

4.6.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析159

4.7相干態(tài)測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議171

4.7.1個體竊聽下的安全性分析173

4.7.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析173

4.8壓縮態(tài)測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議178

4.8.1個體竊聽下的安全性分析178

4.8.2聯(lián)合竊聽下的安全性分析178

參考文獻(xiàn)184

第5章系統(tǒng)關(guān)鍵器件建模與安全性分析188

5.1連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)188

5.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述190

5.1.2系統(tǒng)關(guān)鍵器件與模塊191

5.2光源非理想性建模與安全性分析193

5.2.1光源非理想性對系統(tǒng)性能影響193

5.2.2光源非理想性來源與特性199

5.3探測器非理想性建模與安全性分析217

5.3.1探測器非理想性來源與特性217

5.3.2探測器非理想性建模與安全性分析221

5.4偏振控制器非理想性建模與安全性分析229

參考文獻(xiàn)233

第6章高斯后選擇技術(shù)對協(xié)議的改進(jìn)237

6.1無噪線性放大器237

6.2協(xié)議的改進(jìn)239

6.2.1NLA對GG02協(xié)議的改進(jìn)240

6.2.2NLA對存在光源噪聲的GG02協(xié)議和無開關(guān)協(xié)議的改進(jìn)243

6.2.3NLA對四態(tài)協(xié)議的改進(jìn)250

6.2.4NLA對相干態(tài)MDI協(xié)議的改進(jìn)254

參考文獻(xiàn)257

第7章非高斯后選擇技術(shù)對協(xié)議的改進(jìn)260

7.1減光子操作與其等價的非高斯后選擇260

7.2協(xié)議的改進(jìn)263

7.2.1非高斯后選擇對GG02協(xié)議的改進(jìn)263

7.2.2非高斯后選擇對測量設(shè)備無關(guān)協(xié)議的改進(jìn)266

參考文獻(xiàn)272

第8章光放大器對協(xié)議的改進(jìn)274

8.1光放大器模型及原理274

8.1.1相位敏感光放大器274

8.1.2相位非敏感光放大器275

8.2協(xié)議的改進(jìn)276

8.2.1PSA對高斯調(diào)制壓縮態(tài)零差探測協(xié)議的改進(jìn)276

8.2.2PSA對GG02協(xié)議的改進(jìn)278

8.2.3PSA對一維調(diào)制相干態(tài)協(xié)議的改進(jìn)281

8.2.4PSA和PIA對雙路協(xié)議性能的改進(jìn)287

參考文獻(xiàn)293