文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 基于BB84协议的量子密钥分发模拟实验

基于BB84协议的量子密钥分发模拟实验

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/3f13863961.html,

基于BB84协议的量子密钥分发模拟实验

作者:孙茂珠

来源:《电子技术与软件工程》2017年第01期

量子密钥分发是量子信息的重要应用,由于真实量子密钥分发实验的仪器昂贵,很难用于教学。本文利用本科教学常规的光学实验仪器,在限定光束不可分的前提下,通过对光的偏振的调制和测量,模拟出BB84协议的量子密钥分发通信过程。具有仪器简单,原理清晰的特点,对量子信息的教学很有帮助。

【关键词】BB84 协议量子密钥分发单光子模拟

量子密钥分发利用量子力学的原理,可使真正通信的双方获得绝对安全的密钥,有广泛的应用前景。在大学中开设量子密钥分发实验对学生理解量子信息和量子保密通信很有帮助。但真实的量子密钥分发实验装置非常贵,一般学校很难用于实验教学。本文以量子密钥分发中最典型的BB84协议实验为对象,提出一种简易的模拟实验,模拟BB84协议通信的过程和结果。具有仪器便宜,原理演示清楚的特点,非常适合量子密钥分发的实验教学。

1 实验原理

下面首先简单介绍量子密钥分发中偏振编码的BB84协议。按通常约定,真实通信的双方分别称为Alice(发送方)和Bob(接收方),窃听者称为Eve。在BB84 协议中,信息的发送方Alice将信息加载在单光子的四种偏振态上,其中光子水平偏振态|1>和竖直偏振态|0>构成

希尔伯特空间的一组正交归一基X,而45°偏振态|+>与135°偏振态|->构成另外一组正交归一

基Z。令态|1>和态|+>表示1,态|0>和态|->表示0。

BB84协议的主要内容为:

(1)Alice随机地选择基以及0和1来调制一系列的单光子,然后通过量子信道把加载了信息的单光子序列发送给Bob。

(2)Bob随机地从两组测量基中选择一种,对收到的每个光子进行测量并记录他的测量值和所用的测量基。

(3)Bob通过经典信道告诉Alice他每次测量所选的基,而Alice通过对比后告诉Bob哪些测量是选对了基而予以保留,这样Alice和Bob就拥有一组所选的基相一致的随机二进制序列,称为筛选码。

(4) Alice和Bob从筛选码中随机选取n位并公开宣布其值和所选的基,以估计信道参

数和量子比特误码率。

相关文档