x
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
PHAN THỊ THU HẰNG
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HIỆU NĂNG
TRUYỀN DẪN QUANG QUA KHÔNG GIAN TỰ DO
TRONG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÓA LƯỢNG TỬ
BIẾN LIÊN TỤC
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội, 2023
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
PHAN THỊ THU HẰNG
NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN HIỆU NĂNG
TRUYỀN DẪN QUANG QUA KHÔNG GIAN TỰ DO
TRONG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÓA LƯỢNG TỬ
BIẾN LIÊN TỤC
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 9.52.02.08
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Đặng Thế Ngọc
2. PGS.TS. Lê Hải Châu
Hà Nội, 2023
i
LỜI CAM ĐOAN
Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính mình.
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất
cứ công trình của bất kỳ tác giả nào khác. Tất cả các kế thừa của các tác giả khác đã
được trích dẫn.
Người cam đoan
Phan Thị Thu Hằng
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh đã
nhận được nhiều sự giúp đỡ và đóng góp quý báu.
Lời đầu tiên, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới các Thầy
hướng dẫn, PGS.TS. Đặng Thế Ngọc và PGS.TS. Lê Hải Châu, đã định hướng và
liên tục hướng dẫn nghiên cứu sinh thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trong suốt
quá trình thực hiện luận án. Đặc biệt, sự hướng dẫn tận tình và những ý kiến quý báu
từ PGS.TS. Đặng Thế Ngọc đã giúp nghiên cứu sinh rất nhiều trong việc hoàn thiện
luận án.
Nghiên cứu sinh xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo, các
Thầy/Cô của Khoa Đào tạo sau đại học và Khoa Viễn thông 1 của Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông đã tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu sinh hoàn thành
nhiệm vụ. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội,
đơn vị chủ quản, đã cho phép và tạo điều kiện cho nghiên cứu sinh được tham gia và
hoàn thành chương trình đào tạo tiến sĩ. Nghiên cứu sinh cũng xin bày tỏ lòng cảm
ơn sâu sắc đến TS. Vũ Trung Kiên, TS. Tống Văn Luyên, những người luôn hỗ trợ
nghiên cứu sinh trong thời gian hoàn thành nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn Ban
chủ nhiệm Khoa Điện tử và các anh chị em đồng nghiệp thuộc Khoa Điện tử, trường
Đại học Công nghiệp Hà Nội đã luôn tạo mọi điều kiện giúp nghiên cứu sinh hoàn
thành luận án.
Xin được bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình đã kiên trì chia sẻ và động viên
nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện nội dung luận án.
Hà Nội, tháng 3 năm 2023
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ....................................................................... vi
BẢNG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................... x
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................xii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU................................................................................ xvii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN KHÓA LƯỢNG TỬ QUA
KHÔNG GIAN TỰ DO .............................................................................................. 8
1.1. Giới thiệu chung về bảo mật thông tin và mã hóa dữ liệu ............................. 8
1.2. Hệ thống phân phối khóa lượng tử QKD ................................................... 12
1.2.1. Sự cần thiết của hệ thống phân phối khóa lượng tử QKD ....................... 12
1.2.2. Các kiểu tấn công có thể xảy ra đối với hệ thống QKD ........................... 14
1.2.3. Phân loại hệ thống QKD .......................................................................... 15
1.2.3.1 QKD biến rời rạc DV-QKD ................................................................ 15
1.2.3.2 QKD biến liên tục CV-QKD............................................................... 16
1.2.4. Giao thức BB84 ........................................................................................ 17
1.3.Truyền thông quang trong không gian tự do FSO ....................................... 21
1.4. Truyền thông quang trong không gian tự do sử dụng vệ tinh ...................... 24
1.5. Hệ thống phân phối khóa lượng tử biến liên tục sử dụng vệ tinh ................ 25
1.6. Các tham số đánh giá hiệu năng của hệ thống QKD-FSO .......................... 27
1.7. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu năng truyền dẫn quang qua không gian tự do
trong hệ thống phân phối khóa lượng tử biến liên tục. ...................................... 29
1.7.1. Nguồn quang ............................................................................................ 29
1.7.2. Các bộ tách quang .................................................................................... 30
1.7.3. Các giao thức QKD ................................................................................. 30
1.7.4. Các kỹ thuật và cấu trúc trong QKD ........................................................ 31