量子密钥分布(QKD)是使用量子系统在两个方之间安全地传达共享加密密钥的想法。与经典的加密方法相反,QKD利用基本量子属性(例如叠加和纠缠)来以保证安全性来编码信息。大多数QKD系统基于在光纤中发送光子,其中光子的极性是用于编码信息的量子属性。用来这样做的不同算法称为QKD协议。本论文旨在使用四个常见的QKD协议来构建一个教育工具,以模拟简单的QKD系统,在此过程中,用户可以在其中改变系统参数并研究其对结果的影响。此外,目的是能够产生足够准确的模拟结果,以提供对真实实验设置的执行方式的第一个近似值。该程序是使用Qiskit库在Python构建的,所有所需的功能均在图形接口中实现。对于实施的协议之一(BB84),将仿真结果与三个QKD实验的实验数据进行了比较,这表明该程序能够产生实际实验设置的有用的首先近似。通过允许模拟更复杂的系统,可以进一步改进程序。
摘要:量子密钥分发(QKD)由量子力学原理保证,是未来安全通信最有前途的解决方案之一。集成量子光子学为实现适合大规模生产的复杂光子电路提供了一个稳定、紧凑和强大的平台,并且还允许在不断增长的系统规模、功能和复杂性下生成、检测和处理光的量子态。集成量子光子学为 QKD 系统的集成提供了一种引人注目的技术。在这篇综述中,我们总结了集成 QKD 系统的进展,包括用于 QKD 实现的集成光子源、探测器和编码和解码组件。还讨论了基于集成光子芯片的各种 QKD 方案的完整演示。
摘要 - 量子计算机的新兴攻击受到威胁。为了保护这些服务免受量子威胁,正在研究和测试使用光网络的量子密钥分布(QKD),以作为提供信息理论性的安全对策。尽管最近的研究证实了QKD在光网络上的可行性,但两个主要的技术挑战,除其他研究外,尚未得到解决:i)生成密钥的有限速度需要有效的钥匙分配来确保众多应用程序,ii)ii)作为应用程序的密钥请求,可以用不同的重要性来表征QKD网络的特征,但QKD网络需要一个对这种不同的分配平台来影响这种不同的分布平台。为了应对这些挑战,我们建议将以信息为中心网络(ICN)的范式纳入QKD过程中,并描述了一种新颖的以信息为中心的量子量键分式分配(IC-QKD)网络,以实现有效和差异化的密钥分布。我们首先设计了一种基于语义的密钥分布方案,该方案利用ICN将应用程序重要性的知识纳入QKD中,并通过将发送方从其接收器中解散来提高QKD的资源效率。然后,我们提出了一个网络内密钥访问方案,该方案对于多播应用程序尤其有利,因为可以为多播组的多个用户加速键并重复使用键以加速键分布。最后,我们为基于语义的密钥缓存和分发设计了基于语义的应用分析,该分析为各种优先级提供服务。仿真结果表明,提出的QKD网络可以达到有关现有QKD网络的关键请求的能力提高约16%。
摘要 量子密钥分发 (QKD) 为双方安全地分发密钥提供了一种有效的解决方案。然而,QKD 本身容易受到拒绝服务 (DoS) 攻击。需要一种灵活且有弹性的 QKD 网络微电网 (NM) 架构,但目前尚不存在。在本文中,我们介绍了一种可编程量子 NM (PQNM) 架构。这是一个新颖的框架,集成了 QKD 和软件定义网络 (SDN) 技术,能够实现可扩展、可编程、量子工程和超弹性的 NM。这些 PQNM 配备了软件定义的自适应后处理方法、两级密钥池共享策略和支持 SDN 的事件触发通信方案,通过可编程后处理和 QKD 链路之间的安全密钥共享来减轻 DoS 攻击的影响,这是现有技术无法实现的功能。通过全面的评估,我们验证了 PQNM 的优势,并证明了所提出的策略在各种情况下的有效性。大量的研究结果为在实践中构建支持 QKD 的 NM 提供了富有洞察力的资源。
ITU-T SG13,SG17,ETSI和其他SDO一直在标准化QKDN的许多方面,包括QKDN体系结构,密钥管理,安全要求和安全证明等。但是,这些SDO的可交付成果集中在QKDNS的单个提供商上,尽管最近在ETSI ISG-QKD [ETSI GS QKD 020]和ITU-T SG13 [ITU-T Y.QKDN_IWFR] [ITU-t Y.-T Y.QKDN_IIWRQ]中考虑了互动方面。y.qkdn_iwfr和y.qkdn-iwrq在ITU-T SG13中分别研究了互动框架和要求。尽管事实是,不同QKD提供商之间以及两个不同QKDN运算符之间的互助方面,但这是QKDN网络的大规模开始,可以为端到端QKD服务提供最终用户的大型QKD服务,并在最终用户不在家庭网络等领域时提供QKD服务。因此,QKDN的联合会共享
加密协议是一种抽象或具体的协议,它执行与安全相关的功能并应用加密方法 [b-Dong],正如本报告所示,QKD 协议 [b-ITU-T X.1710] 具有加密协议的特征。QKD 协议可以被视为一种密钥建立协议,其中两个远程方按照分步程序协商秘密对称密钥,其中每一步都与安全性有关。与基于算法的传统解决方案不同,QKD 协议需要使用专用硬件通过物理通道传输量子态,并使用软件对经典信息进行后处理以输出随机位作为密钥。从这个意义上讲,QKD 协议也可以被视为一种通信协议,其中通信协议是一套规则系统,允许通信系统中的两个或多个实体通过任何类型的物理量变化来传输信息 [b-Popovic]。本技术报告旨在介绍 QKDN 背景下的 QKD 协议,并提供一些标准化观点。
摘要 量子密钥分发 (QKD) 提供了一种基于物理的方法来安全地协调远程用户之间的密钥。模拟是设计和优化 QKD 系统的重要方法。我们开发了一个基于光子信号和光学器件的量子算子描述的通用模拟框架。光学器件可以自由组合并由光子激发事件驱动,这使其原则上适用于任意 QKD 系统。我们的框架侧重于光学器件和系统结构的实际特性。建模时考虑了器件的缺陷和量子系统的非局部特性。我们模拟了单光子和 Hong-Ou-Mandel (HOM) 干涉光学单元,它们是 QKD 系统的基础。使用该事件驱动框架的结果与理论结果一致,表明其用于 QKD 的可行性。
Quantum密钥分布(QKD)是未来信息安全的关键技术。在多个用户中开发简单有效的方法来估算QKD,对于扩展QKD在通信网络中的应用很重要。在此,我们提出了一种对称色散光学QKD的方案,并基于IT展示了基于纠缠的量子网络。在实验中,最终用户通过波长和空间分层多路复用共享了宽带纠缠的光子对源。将产生的量子对较广的光子对分为16个组合频率。每个通道组合中的光子对支持一个被动梁分离器与八个用户的完全连接的子网。最终,它表明,基于纠缠的QKD网络超过100个用户可以由此体系结构中的一个纠缠光子对来支持。它对具有较大用户数量的本地量子网络的应用具有很大的潜力。
随着无线网络日益成为现代通信基础设施不可或缺的一部分,对保护敏感信息的强大安全机制的需求从未如此迫切。量子密钥分发 (QKD) 提供了一种革命性的通信安全方法,它利用量子力学原理确保加密密钥在理论上不可破解。本研究全面回顾了无线网络环境下 QKD 技术的现状,利用二级数据源分析了最近的进展、实施和挑战。本文首先概述了 QKD 的基本原理及其相对于传统加密方法的优势。然后,它研究了 QKD 协议的最新发展及其对无线环境的适应性,重点介绍了成功的案例研究和实验。详细讨论了关键挑战,包括技术限制、与现有网络基础设施的集成障碍以及成本考虑。本评论还探讨了新兴趋势和创新,例如混合 QKD 系统和基于卫星的实施,这些趋势和创新有望扩大 QKD 在无线网络中的适用性和可行性。最后,该研究概述了未来的前景和潜在的研究方向,强调需要跨学科合作来克服现有的局限性,并充分发挥 QKD 在增强无线网络安全性方面的潜力。
抽象自动化量子密钥分布(QKD)系统对于准确评估窃听信息至关重要。,我们使用基于平面光波电路(PLC)的混合不对称法拉第 - 米切尔森干涉仪(AFMI)开发并验证QKD的极敏感性的时间键解码器芯片。与现有的基于芯片的QKD作品相比,该方案可以内在补偿量子信号的极化扰动,从而在任意温度下工作。我们以1.25 GHz的时钟速率在实验桶QKD系统中实验验证芯片,并在50 kmfer通道上以优化的分析模型在50 kmfer通道上获得1.34 Mbps的平均安全密钥速率(SKR)。带有随机极化干扰的量子位误差和SKR的稳定变化表明,基于PLC的AFMI可用于开发自稳定QKD系统。