科技大实现模式匹配量子密钥分发或将助力量子通信网络构建

模式匹配是数据结构中字符串的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个字符串中找出与该子串相同的所有子串，这就是模式匹配。

假设P是给定的子串，T是待查找的字符串，要求从T中找出与P相同的所有子串，这个问题成为模式匹配问题。P称为模式，T称为目标。如果T中存在一个或多个模式为P的子串，就给出该子串在T中的位置，称为匹配成功;否则匹配失败。

常见的模式匹配算法有：朴素的模式匹配算法、KMP匹配算法、BM匹配算法。

技术大学科研团队研制高效率单光子探测器，在不需激光器锁频锁相的条件下可以实现远距离安全成码且在城域距离有较高成码率，极大地降低了协议实现难度，对未来量子通信网络构建具有重要意义。

量子密钥分发是利用量子力学特性来保证通信安全性。它使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，来加密和解密消息。

量子密钥分发的一个最重要的，也是最独特的性质是：如果有第三方试图窃听密码，则通信的双方便会察觉。这种性质基于量子力学的基本原理：任何对量子系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码，必须用某种方式测量它，而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输信息，通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准，一个有安全保障的密钥就可以产生了。

量子密钥分发的安全性基于量子力学的基本原理，而传统密码学是基于某些数学算法的计算复杂度。传统密码学无法察觉窃听，也就无法保证密钥的安全性。

量子密钥分发只用于产生和分发密钥，并没有传输任何实质的消息。密钥可用于某些加密算法来加密消息，加密过的消息可以在标准信道中传输。跟量子密钥分发最常见的相关算法就是一次性密码本，如果使用保密而随机的密钥，这种算法是具可证明的安全性。再实际的运用上，量子密钥分发常常被拿来与对称密钥加密的加密方式，像是高级加密标准这类算法一同使用。也有量子密钥分发的案例，使在完美单一光子来源和侦测器的假设之下所做的比较，这并不容易实现。

量子通信中，消息编码为量子状态，或称量子比特，与此相对，经典通信中，消息编码为比特。通常，光子被用来制备量子状态。量子密码学利用量子状态的特性来确保安全性。量子密钥分发有不同的实现方法，但根据所利用量子状态特性的不同，可以分为几类。

基于制备和测量：与经典物理不同，测量是量子力学不可分区的组成部分。一般来讲，测量一个未知的量子状态会以某种形式改变该量子的状态。这被称为量子的不确定性，它的一些基本结论有维尔纳·海森堡的不确定性原理，信息干扰理论和不可克隆原理。这些性质可以被利用来检测通信过程中的任何窃听(窃听必然需要测量)，更重要的是，能够计算被截获消息的数量。

基于纠缠态：两个或更多的量子状态能够创建某种联系，使得他们无论距离多远依然要被看做是一个整体的量子状态，而不是独立的个体。这被称为量子纠缠。他们之间的联系是，比如，对其中一个量子的测量会影响其他量子。如果纠缠的量子对被通信的双方分别持有，任何对消息的拦截会改变整个系统，使第三方的存在(以及他截获消息的数量)被检测到。

光纤标准和技术指标

不同种类的光纤，由于其传输特性不同，会有不同的适用范围按光在光纤中的传输模式划分，可分为多模和单模光纤两种。常用多模光纤的直径为125um， 其中芯径-般在50~ 100μm之间。在多模光纤中，可以有效百个光波模在传播。多模光纤一般工作于短波长(0.8μm)区， 损耗与色敢都比较太带宽较少适甩于低速短距离光通信系统中。多模光红的优点在于其具有较大的纸芯真径，可以用较高的耦合效率将光功亳注入到多模光中常用单模光纤的直径也为125μm,芯径为8~ 12μm。在单模光纤中，因只有一个模式传播，不存在模间色散，具有较大的传输带宽，并且在1 550 nm波长区的损耗非常低(约为0.2~0.25 dB/km)，因而被广泛应用于高速长距离的光纤通信系统中。使用单模光纤时，色度色散是影响信号传输的主要因素，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性都有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤一般必须使用半导体激光器激励。