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2019-09-24 15:08 |
中國科大在量子密鑰分發(fā)實(shí)際安全性研究方面取得進(jìn)展
國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊(duì)的王雙、陳巍、銀振強(qiáng)、韓正甫等人提出并驗(yàn)證了一種可以有效抵御量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)探測器控制攻擊的方法，為提高實(shí)用化BB84量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全性提供了新思路。該研究成果于9月11日發(fā)表在期刊Optica上。 $KHm5*;nd
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量子密鑰分發(fā)是量子信息領(lǐng)域?qū)嵱没潭茸罡叩募夹g(shù)，它在協(xié)議上允許異地通信雙方共享信息論安全的密鑰。由于實(shí)際器件的不完美，單光子探測器是量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)接收端最容易被攻擊的核心器件。探測器控制攻擊是其中最主要的一類探測器側(cè)信道攻擊方法。攻擊者采取截取-重發(fā)策略，在特定條件下可以控制接收端單光子探測器的輸出信號，從而竊取密鑰而不被感知。采用測量器件無關(guān)的量子密鑰分發(fā)協(xié)議可以徹底消除單光子探測器的漏洞，然而該協(xié)議尚未在已有的量子密鑰分發(fā)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中得到廣泛部署；另一類有效方案是針對探測器的具體漏洞采取防御措施，其實(shí)施方法與探測器的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)相關(guān)，只能解決針對具體漏洞的特定攻擊。例如，監(jiān)控雪崩光電二極管的光電流可以有效防御探測器致盲控制攻擊，但該方法難以同時(shí)防御韓正甫課題組最近提出的雪崩過渡區(qū)攻擊(Physical Review Applied, 10, 064062(2018))。 7Z-j'pq
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為了有效抵御探測器控制攻擊，韓正甫研究組提出一種可變衰減探測器防御模型：該模型將單光子探測器作為一個黑盒子，通過在單光子探測器前增加一個可變衰減器，并隨機(jī)改變可變衰減器的衰減值。根據(jù)理論上嚴(yán)格證明的防御判據(jù)，對計(jì)數(shù)率和量子比特誤碼率進(jìn)行對比分析，可以有效防御這一類探測器控制攻擊。同時(shí)，由于該防御模型和探測器具體的實(shí)現(xiàn)方式無關(guān)，因此適用于半導(dǎo)體單光子探測器、超導(dǎo)探測器以及光電倍增管等多種單光子探測器。 ZbnAAbfKH
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該防御方法只需將現(xiàn)有量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的單光子探測器替換成可變衰減單光子探測器，在系統(tǒng)實(shí)際安全性和復(fù)雜性之間取得了較好的平衡。該方法提供的新思路不依賴于探測器的具體技術(shù)參數(shù)，具有普適性，可有效用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全性測評和標(biāo)準(zhǔn)化。 .RQr a+up
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