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本课程属于：025-量子通信与QKD系统工程 量子科技与量子信息工程 · 共 20 门相关课程，组合学习更完整。
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BB84密钥分发协议完整仿真

共计 30 章节
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01
课程导入与仿真目标
目标=BB84协议在量子密钥分发中的… · 完整仿真的边界与交付物 · 学习路径与工具链概览
课程导入仿真目标
02
量子比特与测量基础
偏振编码 · 计算基与对角基 · 测量坍缩
量子比特测量基础
03
BB84协议流程拆解
Alice与Bob的制备-测量-筛选… · 经典信道与量子信道的角色划分
BB84协议流程拆解
04
仿真环境搭建
Python科学计算栈 · QuTiP或Qiskit的安装与最小… · 项目目录与依赖管理
仿真环境搭建Python
05
理想信道下的单次协议仿真
随机比特与基选择 · 量子态制备与测量 · 筛选后密钥生成与一致性检查
理想信道下的单次…随机比特
06
统计验证与可视化
多次运行统计密钥率与误码率 · 绘制基比对与筛选过程图 · 结果可复现性设计
统计验证可视化
07
窃听者Eve的引入
截获-重发攻击原理 · Eve的基猜测与测量策略 · 对筛选后误码率的影响建模
Eve窃听者
08
Eve攻击的仿真实现
在量子信道中插入Eve模块 · 记录Eve的测量结果与重发态 · 对比有无Eve的误码率变化
Eve攻击的仿真实现
09
误码率与安全阈值
量子比特误码率QBER的计算 · BB84安全阈值11%的由来 · 仿真中阈值判定与中止逻辑
误码率安全阈值
10
信道噪声建模
比特翻转与相位翻转 · 去极化噪声与振幅阻尼 · 噪声参数对QBER与密钥率的影响仿真
信道噪声建模比特翻转
11
探测器不完美性仿真
暗计数 · 探测效率 · 死时间与误识别
探测器不完美性仿…暗计数
12
光源不完美性仿真
弱相干光源的光子数分布 · 多光子脉冲与光子数分离攻击PNS的简…
光源不完美性仿真弱相干光源的光子…
13
诱骗态方法仿真
信号态与诱骗态的强度选择 · 增益与误码率估计 · 密钥率下界的数值计算
诱骗态方法仿真信号态
14
经典后处理之纠错
Cascade协议或LDPC码的简化… · 交互轮次与泄露信息量估计 · 纠错后密钥一致性验证
经典后处理之纠错Cascade
15
经典后处理之保密放大
通用哈希函数族 · 压缩比与安全参数 · 仿真中密钥长度收缩与最终密钥生成
经典后处理之保密…通用哈希函数族
16
有限码长效应仿真
样本量对参数估计的影响 · 统计涨落与安全参数 · 有限码长密钥率公式的数值实现
有限码长效应仿真样本量对参数估计…
17
完整协议端到端仿真
整合量子态制备 · 信道传输 · Eve攻击
完整协议端到端仿…整合量子态制备
18
仿真实验设计与参数扫描
控制变量法 · 扫描信道噪声与Eve截获比例 · 批量运行与结果聚合
仿真实验设计参数扫描
19
结果分析与报告
密钥率-QBER曲线 · 安全阈值验证 · 攻击强度与密钥率关系图
结果分析报告
20
代码架构与模块化重构
将仿真拆分为光源 · 信道 · 探测器
代码架构模块化重构
21
性能优化与并行化
向量化随机数生成 · 多进程批量仿真 · 内存管理与运行时间分析
性能优化并行化
22
可视化与交互界面
实时展示基比对与筛选过程 · 绘制QBER与密钥率动态图 · 简易GUI或Notebook交互
可视化交互界面
23
与真实协议标准的对照
BB84在诱骗态QKD中的工程实现要… · 仿真假设与实验差异分析
真实协议标准的对…BB84
24
安全性分析仿真验证
针对截获-重发 · PNS等攻击的仿真复现 · 安全阈值与密钥率下界的数值验证
安全性分析仿真验…针对截获
25
扩展攻击场景仿真
集体攻击与相干攻击的简化模型 · 探测器致盲攻击的概念性仿真 · 攻击检测与防御策略
扩展攻击场景仿真集体攻击
26
仿真结果的可信度评估
模型假设检验 · 蒙特卡洛误差分析 · 与理论解析结果的交叉验证
仿真结果的可信度…模型假设检验
27
课程项目实战一
设计并实现带Eve截获-重发攻击的B… · 输出密钥率与QBER报告
课程项目实战一Eve
28
课程项目实战二
在噪声信道下实现诱骗态BB84仿真 · 比较不同诱骗态强度下的密钥率
课程项目实战二BB84
29
课程项目实战三
实现有限码长下的BB84仿真 · 分析样本量对安全密钥率的影响并撰写实…
课程项目实战三BB84
30
课程总结与前沿展望
BB84仿真核心要点回顾 · 工程化QKD仿真趋势 · 进一步学习资源与研究方向
课程总结前沿展望