量子密钥分发系统信源安全性研究

摘要

量子密钥分发(QKD)系统信源安全问题足近几年开始成为研究重点。标准QKD安全性分析中假设有单光子光源或固定光子数分布(如泊松分布)的光源。而现实QKD系统中的光源特性往往与理论假设有出入,例如器件带来的光强波动导致输出光子数不服从参数同定的泊松分布。特别在目前已实用化的即插即用(Plug ＆ Play)QKD系统中，光源非可信,易遭到特洛伊木马(Trojan-horse)攻击。而解决途径是实现信源监控器这个关键器件。本文从实验和理论上分析了实现QKD信源监控的被动式方案。此方案中，研究了监控时器件噪声和统计涨落等实际因素对QKD性能影响，为信源监控器的实用化提供了强有力的依据。本文的主要结论是：1)实际QKD系统中光源存在强度波动、统计性不确定、非可信等安全漏洞;2)采用主动式监控和被动式监控可解决以上信源漏洞;3)考虑监控噪声、统计波动等因素后,被动式监控是目前为止唯一有效可行实现信源监控的方案。