检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：黄靖正中国科学技术大学

学位级别：博士

信息安全是现代通信中人们最为关注的问题。现代通信系统依靠密码体制保障数据的机密性、完整性和真实性。经典的密码体制,如RSA,DES和AES等,依赖其破解的计算复杂度在相当长的时间里为信息安全提供了良好的保障。即使经典计算机的计算... 详细信息

信息安全是现代通信中人们最为关注的问题。现代通信系统依靠密码体制保障数据的机密性、完整性和真实性。经典的密码体制,如RSA,DES和AES等,依赖其破解的计算复杂度在相当长的时间里为信息安全提供了良好的保障。即使经典计算机的计算能力已突飞猛进,要在短时间内破解经典加密算法仍非易事。然而随着技术的发展,量子计算机和量子算法的实现已非遥不可及。二者的结合将极大降低破解经典密码的难度,通信安全正面临新的挑战。唯一能应对强大计算力挑战的,是安全性与计算复杂度无关的“一次一密”加密方案。然而,这种加密方案要求通信双方共享相同的密钥,而且实时不断地更新替换。新密钥的安全分配成为实现一次一密方案的最大难题,传统方式无法保证密钥信息在信道传递过程中未被窃听复制。直到Bennett与Brassard在1984年提出量子密钥分配概念,为解决安全分配密钥难题迈出了关键的一步。经过了三十年的研究,人们已经在数学上严格地证明了量子密钥分配协议在最普适攻击下的无条件安全性,在实验上也不断地取得新的突破。早期的物理学家和密码学家关注量子密钥分配的协议安全性,而忽略了许多实际应用中存在的问题。如实际光源的多光子问题,单光子探测器对强光的响应等。随着量子密码技术日益成熟、应用越来越广泛,量子密钥分配系统的实际安全性成为了学科研究的一个新热点。本文总结了本人攻读博士学位期间在量子密钥分配系统实际安全性研究方面取得的主要成果,包括以下几项内容： (1)实际系统中光学器件的调制都存在某些误差,这些误差发生在安全区内,窃听者是无法掌握的,因此所引入额外误码在降低通信双方互信息量的同时也降低了窃听者的信息量。按照这个思路,我们分析了在光强调制器的有限消光比对实际量子密钥分配系统的影响,给出了修正后的安全密钥率生成公式。 (2)我们研究了光纤分束器分束比的波长相关特性,发现这个非理想特性能直接导致被动偏振编码的BB84系统测量基选择完全被窃听者控制。我们设计了一种针对被动编码BB84协议系统的波长攻击方案,通过实验验证了在该攻击下,窃听者可以在引入极小量额外误码的情况下窃取到全部安全密钥信息。 (3)前期的关于连续变量量子密钥分配系统的研究认为,只要添加光强检测就能消除信号光与本振光在信道中同传的安全性隐患。然而基于光纤分束器的波长特性,我们发现了外差分探测的一个新的安全性漏洞,无法用光强检测方法来修复。我们首次针对外差分探测型连续变量量子密钥分配系统提出了一套完整的攻击方案,从理论上分析了它的可行性,证明窃听者能够在不被通信双方发现的情况下窃取到全部的密钥信息。根据计算的结果,我们给出了相应的防御策略。 (4)比外差分探测型系统更常用的连续变量密钥分配系统是平衡零拍探测型系统。此前,人们已经发现了平衡零拍探测中的时钟同步漏洞,并提出一种实时真空噪声监测方案来进行修复。我们基于器件波长特性发现了一个新漏洞,设计出一套针对商用平衡零拍探测型连续变量量子密钥分配系统的攻击方案,可以使真空噪声监测失效。结合实测器件数据我们证明了该方案的可行性,并通过改进已有方案给出了一套能同时抵御目前已提出的多种针对连续变量系统的攻击,包括校准攻击、饱和攻击以及波长攻击等的新监测方案。

关键词：量子密钥分配协议安全性实际安全性波长攻击

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基于物理不可克隆函数的智能警务设备认证协议

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计算机应用与软件 2016年第12期33卷 284-286,312页

作者：周海涛孔华锋刘虹中国人民公安大学北京100038 信息网络安全公安部重点实验室上海201204

随着物联网、传感技术和智能操作系统的发展,新型的智能警务设备可以实现警务数据的实时感知、高效处理和智能分析。由于无线通信链路的开放性和警务数据的敏感性,智能警务设备与终端的数据交互面临着严峻的安全威胁。面向智能警务终端... 详细信息

随着物联网、传感技术和智能操作系统的发展,新型的智能警务设备可以实现警务数据的实时感知、高效处理和智能分析。由于无线通信链路的开放性和警务数据的敏感性,智能警务设备与终端的数据交互面临着严峻的安全威胁。面向智能警务终端设备设计一种基于物理不可克隆函数的安全认证协议,实现智能警务设备与终端之间的安全数据传输和双向身份认证。同时,该协议引入密值分割、HMAC函数、动态更新等轻量级安全机制,实现信息物理安全有机结合,适用于资源受限的智能警务设备应用场景。

关键词：智能警务设备安全认证物理不可克隆函数无线通信

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星地量子保密通信安全密钥提取关键技术研究

星地量子保密通信安全密钥提取关键技术研究

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作者：刘博国防科技大学

学位级别：博士

量子密钥分发(Quantum key distribution,QKD)技术,基于量子不确定性原理和未知量子态不可克隆等量子力学基本原理,以量子态为载体,通过对量子态信息编码、传输和量子测量等操作,可以为通信双方分发信息论安全的密钥。自1984年***和***... 详细信息

量子密钥分发(Quantum key distribution,QKD)技术,基于量子不确定性原理和未知量子态不可克隆等量子力学基本原理,以量子态为载体,通过对量子态信息编码、传输和量子测量等操作,可以为通信双方分发信息论安全的密钥。自1984年***和***首次提出QKD协议(BB84协议)以来,QKD研究领域引起了世界各国广泛关注,特别是中国建成的“量子京沪干线”和发射成功的“墨子号”量子科学实验卫星将量子通信网络由地面覆盖的区域网络扩展为以量子卫星为中继的全球尺度量子通信互联网络。QKD技术正朝着实用化方向迅猛发展,但其在安全协议的设计和实现过程中仍存在因技术限制或者实现漏洞造成的潜在安全威胁。针对QKD实际系统安全漏洞方面的研究以及QKD协议设计研究均主要集中于量子物理通信部分,而在量子安全密钥提取方面的研究较为薄弱,且许多实际运行的QKD系统中密钥提取的设计与实现中存在保密增强选取的随机数串不符合系统安全性需求,没有对经典交互信息进行信息论安全认证等诸多缺陷。同时,随着“墨子号”量子卫星的成功发射,需要面向未来相对高速运动、高衰减、计算和存储资源受限的星地量子保密通信系统研发更为安全和高效的密钥提取技术。针对“墨子号”量子卫星与欧洲Graz地面站的星地量子密钥分发实验,本文围绕其中的时间同步、保密增强和信息论安全认证等核心问题展开基础研究和应用测试,取得的主要研究成果包括:1.高精准时间同步技术研究方面。首先,针对固定空间关系的纠缠类QKD系统,根据通信双方之间纠缠光子对的关联特性,提出基于PPS信号的时间同步方案;其次,针对动态空间关系的星地QKD系统,基于同步脉冲,设计实现可以自动修正通信时延的时间同步“追峰算法”。实验结果表明,该算法可快速实现发送方与探测方量子态信号的精准映射。2.保密增强技术研究方面。首先,提出可验安全保密增强算法并完成该算法的技术实现,该技术在星载QKD系统中具有很好的潜在应用价值;其次,提出基于固定规模FFT的保密增强算法,首次利用众核架构计算平台进行优化设计与实现,实验表明,该方法可满足GHz量级的高速QKD系统性能需求。3.信息论安全认证方面。基于快速数论转换技术,首次提出近似强通用(N-ASU)散列函数,并设计和实现了信息论安全认证方案N-Auth,相比已有方法性能提高三个数量级。4.自由空间QKD实验方面。针对“墨子号”卫星与Graz地面站之间的通信,首先,综合前述研究,提出星地量子密钥提取方案,并完成应用测试,效果显著;其次,提出了地面站基矢偏差角的计算方法,实现了星地偏振的实时对准,保证了星地量子系统的稳定运行。最后,给出了可验安全保密增强算法和N-Auth算法在星上的设计方案,并进行了仿真测试,结果表明,本文提出的安全密钥提取关键技术可满足资源十分受限的星载量子保密通信系统的安全性和性能需求。本项工作有效支撑了首次洲际量子安全视频会议的进行。本文的研究成果将对未来实用化QKD系统,特别是资源受限的高速星地量子保密通信系统的设计实现,具有十分重要的理论意义和应用价值。

关键词：量子密钥分发密钥提取时间同步保密增强信息论安全认证

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光电子器件与集成仿真系统

光电子器件与集成仿真系统

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光电子器件与集成仿真系统是基于光子、光电子材料与器件电学、光学、热学，量子力学，粒子守恒，能量及动量守恒等约束方程，通过多物理量耦合求解进行材料、器件、回路到集成系统的模拟仿真与设计。系统包括时域有限差分电磁场仿真计... 详细信息

标准号: 1600470028

光电子器件与集成仿真系统是基于光子、光电子材料与器件电学、光学、热学，量子力学，粒子守恒，能量及动量守恒等约束方程，通过多物理量耦合求解进行材料、器件、回路到集成系统的模拟仿真与设计。系统包括时域有限差分电磁场仿真计算，光波束传播分析，传递矩阵，严格耦合波分析，半导体电子能带计算，光子能带计算，N阶法金属物质光传输计算，散射矩阵，EDFA及拉曼放大器，光波导，光子晶体光纤，光子晶体光学设计，光纤通信系统仿真，光纤光栅及多维介质金属光栅设计模块，表面等离子体器件设计，多维量子阱激光器设计，MOCVD系统热力学仿真等20多个模块。能进行一维，二维到三维任意图形编辑，材料库包括光电子器件所能用到的各种半导体，金属，绝缘体材料。可进行100个核以上的大规模并行计算。该系统由以下特点：能够分析激光器、放大器等光电子器件及无源光子器件的光电特性，如阈值，放大，传输损耗，模式特性，瞬态特性等；能够对光子晶体、金属、等离子体、超导、各向异性电介质材料及磁性介质进行分析计算；能够导入实验上获得的照片、绘制图片对光电器件进行仿真分析，并可以进行修改调整及测试；支持复杂的多维编辑，多维显示，如多层DBR；提供开放接口，可自行升级算法，并负责技术支持；支持腔体模式体积计算；支持近场外推远场计算；时域有限差分有源介质模型；严格耦合波三维高速仿真模型；Pade超高Q值仿真模型；多方法互相印证配合技术。已授权3项软件著作权该成果可以用于从事光电子器件开发的高校、研究所及企业。该类软件市场售价在每模块10万到20万。该软件最擅长领域在于特种光纤、微纳光子、光电子器件设计、量子阱电子能带设计、光子晶体能带计算、光通信系统传输仿真、有源无源光子集成芯片并行计算。全球光电子产业始于上世纪70年代，90年代获得了高速增长。进入新世纪后，2004年光电子产业进一步走向复苏，其市场规模达到1981亿美元，2005年突破2000亿美元，2015年达到1万亿美元。将成为最热门的产业，并成为衡量一个国家经齐发展和综合国力的重要标志。随着光电子技术创新、产业发展。光电器件及集成芯片仿真设计需求越来越重要。在这些方面，政府、企业及科研机构正在加大对于有关商业模式的探索。集成电路设计市场规模将达到300亿元，光电子集成设计将成为热门产业。技术开发、技术转让、技术服务、技术入股软件深度开发、软件维护、宣传推广、人员培训等，预计一年有销售，三年内有盈利，前三年需要资金每年300万。

关键词：光电子器件集成仿真系统光纤通信系统

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核磁共振量子模拟器实验实现哈密顿量间接层析

核磁共振量子模拟器实验实现哈密顿量间接层析

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作者：郭学仪中国科学技术大学

学位级别：硕士

量子信息学是以量子物理为基础,与数学、计算机科学,材料科学和工程科学等学科相结合所产生的一门新兴前沿交叉学科,是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一。而量子模拟与量子计算是量子信息学领域重要的研究方向。量子计算就是利用... 详细信息

量子信息学是以量子物理为基础,与数学、计算机科学,材料科学和工程科学等学科相结合所产生的一门新兴前沿交叉学科,是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一。而量子模拟与量子计算是量子信息学领域重要的研究方向。量子计算就是利用量子效应进行信息处理的一种新型计算模式。根据量子力学原理中的态叠加原理等,量子计算机比经典计算机在解决某些问题上(比如密码破译、指数加速运算等)表现出比经典计算机更为强大快速的计算能力。科研人员研究和设计了多个可能的物理体系进行量子计算的探索,如磁共振、离子阱、金刚石色心、量子点、光晶格等量子体系。为了精确操控量子系统或者设计有效的量子逻辑门,首先要知道量子系统的哈密顿量。如何精确测定一个新量子系统的哈密顿量参数(也称为哈密顿量层析)就一直是本领域(量子计算、量子模拟)研究的重要课题之一。所谓哈密顿量层析,也就是通过测定量子系统随时间的演化信息来解析出系统的哈密顿量参数值。当一个系统完全开放,我们通过对整个量子系统进行观测解析的方法称为哈密顿量直接解析。然而在有些物理体系,我们只能够对小部分的物理系统进行有效的操控和观测,再有特定的方法手段“间接”推导获得整个物理系统的哈密顿量参数值,就被称为哈密顿量的间接层析。本文对哈密顿量间接层析方案做理论研究分析,得到一些简单的哈密顿量间接层析规律,并在NMR上来进行实验验证,分别做了模拟XX自旋链哈密顿量间接层析实验和TCE核磁样品哈密顿量间接层析实验。本文第一章绪论简单介绍了量子计算的发展,介绍了哈密顿量间接层析的基本概念和研究现状,并给出了核磁哈密顿量估计的简单例子。第二章着重介绍了一篇自旋链哈密顿量间接层析的理论方案,在这个理论方案的基础上,推广研究复杂耦合结构的(比如自旋网络)的哈密顿量层析规律,并研究了哈密顿量间接层析的条件,最后分别作了总结。第三章用三自旋的核磁样品来模拟三自旋XX链,并在模拟三自旋XX链上验证自旋链哈密顿量间接层析的理论方案,最后做总结分析。第四章对三氯乙烯样品做哈密顿量间接层析,算是哈密顿量间接层析的实际应用的一个简单例子,最后分析了实验的误差。第五章对哈密顿量间接层析做了一个简单的总结,并对哈密顿量层析方法未来的前景做了展望。

关键词：哈密顿量间接层析量子模拟核磁共振

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ATP跟瞄系统中位置敏感探测器测量精度研究

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激光与红外 2015年第5期45卷 524-531页

作者：颜超超刘瑾杨海马张亮上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

为满足星-地量子通信中ATP跟瞄系统对二维位置敏感探测器(PSD)的精密性、实时性、可靠性的要求,基于Lab VIEW设计了PSD精度测量与误差修正系统。首先,采用驱动平台带动激光光源,通过扫描PSD光敏面,获得电压值并计算出光斑位置,分析非线... 详细信息

为满足星-地量子通信中ATP跟瞄系统对二维位置敏感探测器(PSD)的精密性、实时性、可靠性的要求,基于Lab VIEW设计了PSD精度测量与误差修正系统。首先,采用驱动平台带动激光光源,通过扫描PSD光敏面,获得电压值并计算出光斑位置,分析非线性成因,采用多项式拟合法建立实际值与测量值间的数学模型,得到非线性修正函数。然后,结合光学三角测量对被测物体进行微位移和角度测量,并对测量结果进行误差修正。实验结果表明,经过修正后PSD位置误差显著减小,满足系统对PSD的需求,通过Lab VIEW软件编程提高了系统的测试效率。

关键词：位置敏感探测器(PSD) Lab VIEW 二元二次多项式法微位移测量角度测量

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准相位匹配晶体中轨道角动量光的倍频与干涉

准相位匹配晶体中轨道角动量光的倍频与干涉

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第十六届全国量子光学学术报告会

作者：周志远丁冬生李岩史保森郭光灿中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室

轨道角动量光在高容量光通信[1]以及量子信息处理[2]领域具有重要的应用。光的频率变换技术是产生其它光源的重要途径,由于准相位匹配晶体与角度匹配晶体相比具有高的有效非线性系数,以及没有空间走离效应,因此利用准相位匹配晶体进行... 详细信息

轨道角动量光在高容量光通信[1]以及量子信息处理[2]领域具有重要的应用。光的频率变换技术是产生其它光源的重要途径,由于准相位匹配晶体与角度匹配晶体相比具有高的有效非线性系数,以及没有空间走离效应,因此利用准相位匹配晶体进行频率变换具有很大的优势。我们在实验中首次验证了在倍频过程中光的轨道角动量是守恒的。此外,将泵浦光变换成偏振与轨道角动量的叠加态,我们发现倍频光产生齿轮状的形状,并且通过转动泵浦光的偏振,该形状可以连续转动。这种现象可以用来高精度的测量角度[3]。我们在理论上详细的描述了这个过程,理论结果与实验完全相符合。我们的理论计算与实验方法,不仅适合倍频过程,对和频和差频过程同样适用,并且可以拓展到量子光学范畴,研究单光子轨道角动量的频率变换过程。

关键词：准相位匹配

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面向智慧园区的物联网数据开放管理平台设计与实现

面向智慧园区的物联网数据开放管理平台设计与实现

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作者：肖京中国科学院大学

学位级别：硕士

物联网是继计算机、互联网之后的世界信息产业第三次浪潮。智慧园区是物联网的一种典型应用，它通过一系列物联网设备将园区中的物理世界信息化以达到对园区环境的实时监控、智能预警和智能控制。近年来，智慧园区应用系统越来越普及，... 详细信息

物联网是继计算机、互联网之后的世界信息产业第三次浪潮。智慧园区是物联网的一种典型应用，它通过一系列物联网设备将园区中的物理世界信息化以达到对园区环境的实时监控、智能预警和智能控制。近年来，智慧园区应用系统越来越普及，但是园区各类系统存在异构性强、系统架构封闭化、耦合度高和扩展性差等问题，导致了智慧园区应用碎片化、开发周期长、开发门槛高的现状。　　针对目前智慧园区面临的以上问题，本文提出了基于REST(RepresentationalState Transfer)的物联网数据开放管理平台。其核心思想是遵从面向资源的架构风格将智慧园区中的各种设备和资源无缝接入到数据开放管理平台中并以WebService的形式提供服务，从而来整合异构的物联网设备，降低开发园区应用的技术门槛。　　平台使用一种通用数据模型来表示和存储各种异构的园区感知设备采集到的数值类型数据。数据接入层提供网关-平台通信和REST API两种接入方式。数据服务层包含了服务模块、鉴权模块、告警模块、用户管理四个模块。服务模块将设备节点的数据与服务以RESTful Web Service的方式提供统一调用接口;鉴权模块通过时间戳和签名的方式来验证服务调用的权限，有效地保证了数据和服务的安全;告警模块根据用户预设的告警规则对用户数据实时分析，及时地发现设备监测对象的异常情况并通知用户，实现自动告警;用户管理模块提供给用户可视化Web界面，方便用户对自己的设备、数据和告警规则进行操作，同时用户还可以通过用户管理模块修改自身设备的访问权限，并且查看其他用户共享的设备的API。　　本文基于J2EE技术架构，REST框架Jersey，MVC框架Struts2和MySQL数据库，Web服务器Tomcat，搭建了一个基于REST风格的物联网数据开放管理平台，并进行了关键技术实验验证，验证了平台的可行性，具有一定的实用价值。

关键词：物联网数据开放管理平台程序设计技术可行性

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基于物联网的水产养殖水质监控系统设计

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传感器与微系统 2016年第11期35卷 113-115,119页

作者：吴滨黄庆展毛力杨弘肖炜轻工过程先进控制教育部重点实验室江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 中国水产科学研究院淡水渔业研究中心江苏无锡214081

为方便监测和调节罗非鱼养殖水域的水质参数,设计了基于物联网(Io T)的水产养殖水质监控系统。前端传感器检测水体相关物理参数,通过采集单元的通信网络发送到智能水质监控单元,智能监控单元可以对增氧机、循环水泵及物料投放机等进行... 详细信息

为方便监测和调节罗非鱼养殖水域的水质参数,设计了基于物联网(Io T)的水产养殖水质监控系统。前端传感器检测水体相关物理参数,通过采集单元的通信网络发送到智能水质监控单元,智能监控单元可以对增氧机、循环水泵及物料投放机等进行自动控制。同时,智能监控单元通过以太网或无线公用网络将数据传送到数据服务中心。用户可以通过移动终端或计算机实时了解水质信息,也可以通过监控软件下发命令,控制现场设备,实现对水质参数的手动调节。测试结果表明:该系统具有运行稳定、操作方便、成本经济等优点,可以应用于水产品的养殖生产活动。

关键词：物联网水产养殖水质监控罗非鱼

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基于连续变量量子密码的安全密钥分发研究

基于连续变量量子密码的安全密钥分发研究

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作者：曾贵华周南润黄鹏黄靖正上海交通大学南昌大学

项目属于计算机保密与编码理论学科保密通信领域。虽然网络与通信安全技术得到了广泛应用，其中的“安全密钥获取”仍是一个挑战性问题。量子密码通信是众多解决思路中的一种有效途径，主要有两种模式：离散变量量子密码通信和连续变量... 详细信息

标准号: 1800180013

项目属于计算机保密与编码理论学科保密通信领域。虽然网络与通信安全技术得到了广泛应用，其中的“安全密钥获取”仍是一个挑战性问题。量子密码通信是众多解决思路中的一种有效途径，主要有两种模式：离散变量量子密码通信和连续变量量子密码通信，从技术角度看两者各有优缺点，应用上可形成互补。前者在众所周知的“墨子号”量子科学实验卫星和“京沪干线”量子保密通信应用示范网中得到了验证。该项目在国内率先开展连续变量量子密码通信研究，特别是针对高性能连续变量量子密码通信，从机理、实验、安全性、应用等方面开展了系统而深入的研究，取得了重要突破，对中国网络与通信安全、下一代通信等的发展具有重要意义。项目主要贡献包括： 1、发现了双相位高斯调制新机制，设计了原创性量子密钥分发方案，方案具有良好稳定性、鲁棒性和实现效率。基于非高斯操作、子载波、公平协商等方式，从机理上进一步阐明了高性能连续变量量子密码通信的可行性，并提供了理论解决方案。这些发现为实验研究提供了理论依据。 2、实验上分别创造了最长安全传输距离和最高安全密钥率的连续变量量子密码通信世界纪录，两项纪录均保持至今。国际上首次实验实现了本地本振量子密钥分发，开启了连续变量量子密码通信的技术实现新模式。上述发现不但验证了所提理论方案的合理性，而且突破了多项瓶颈技术，为应用推进奠定了技术基础。特别是，多项里程碑式的实验成果取得，使得项目组成为近年来在连续变量量子密码通信实验研究的引领者。 3、揭示了多种量子黑客攻防策略的物理机理，构建了量子智能安全监控模型。引入了量子签名新概念，提出国际上第一个量子签名算法和第一个量子身份认证协议，初步形成了量子认证理论架构。这些发现为构建连续变量量子密码通信安全性理论体系提供了支撑。 4、研制了多套样机，完成了国际上首个基于商用光纤网(交大校园网)的连续变量量子密钥分发外场验证试验，完成了图像加密传输的应用示范和三节点无源光网络(PON)的安全通信应用示范。这些发现为连续变量量子密码通信的商用化奠定了基础。近年来，项目核心技术在产业界(华为、上海循态等公司)得到了初步应用。项目已发表SCI期刊论文150余篇，其中8篇代表性论文SCI他引499次，总他引601次，ESI高被引论文1篇。撰写了中英文专著各1部：中文著作被多家单位选为研究生教材或参考书，英文专著获得国家优秀输出图书奖。该项目研究成果得到国际著名量子密码通信专家Harald Weinfurter、Hoi-KwongLo、Vadim Makarov等教授的高度评价或正面引用。此外，项目组受到国内外学术邀请40余次，作为国际会议大会主席3次，大会程序委员8次，已被遴选为筹建中的“量子信息科学国家实验室”的一个研究室，并被邀请作为核心成员参与中国多部门量子密码通信行业标准的制定，在连续变量量子密码通信基础研究和应用推进等方面发挥了重要作用。

关键词：量子密码保密通信编码理论学

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