DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 趋势客流量分析 趋势客流量预测的方法较多，如时间序列法、回归分析法、灰色预测法、BP人工神经网络模型、重力模型等。这些方法在各自的领域都有各自的优缺点，因为是研究贵阳到成都方向的铁路客流量，且数据是由时间顺序记录的，结合铁路客流量增长特点，以铁路历史客流量为基础，建立时间序列分析模型对趋势客流量进行预测 [ 1 ] 。 2.1. 数据处理 选取样本数据，在贵州省统计局的统计月报中得出数据如下表所示： 数据缺失原因：由于数据来源是贵州省统计局统计月报，在数据收集过程中，数据缺失的情况是无法避免的。因此，在大多数情况下，信息系统是不完备的，而处理不完备数据的方法有以下三类 [ 2 ] ： 一：删除元组：也就是将存在遗漏信息的值进行删除，进而得到一个完备的信息表； 二：数据补齐：这类方法是用一定的值去填充空值，从而使信息完备化。通常基于统计学原理，根据决策表中其余值的分布情况来对一个空值进行填充。在数据挖掘中又有多种补齐方法：人工填写、特殊值填充、平均值填充、热卡填充等； 三：不处理：在进行数据挖掘时，也可以包含空值，这类方法出现在贝叶斯网络和人工神经网络中 [ 3 ] 。 在上述数据中，有缺失值的出现，我们采用的是均值填充的方法：数据的属性又分为定性型数据与定量型数据，如果数据为定性型数据，就以该数据的众数来补齐缺失的值；如果数据为定量型数据，就以该数据存在值得平均值来插补缺失的值；可知我们的数据为定量型数据，所以将已知的数据全部相加求和，最后取均值即可，整理后的数据如表1所示。 由图1可知：2015年9月到2016年7月这一期间，其中2月、7月的人数分别为468.53万、443.25万人，是这11个月当中最多的，且2月是春节期间，大量务工人员需要回家与家人团聚，人员迁徙量有所增加，7月是在夏季，天气好，旅游量会增加，而且又是暑假，也增加了火车的客流量。 下面用模拟数据的方法对数据进行处理，以下时间序列模型所用数据来源于第四届泰迪杯官方网站的B题部分数据。 2.2. 模型总体流程 ARIMA模型建立流程图(图2)。 2.3. 具体流程 对抽取列车进行数据分析，并通过残差分析来判断模型的拟合度，建立简单模型来反映客流规律，经过分析，我们发现在过去一年里节假日最多的是周六，所以我们对周六的客流量进行统计分析，得出节假日对客流量的影响规律。并对抽中的客流量数据进行统计分析以及构建ARIMA模型，考虑相关因素，通过指数平滑预测未来两周的客流量。 每个月的客流量都在随着很多因素(比如：节假日、周末、寒暑假等)的影响而变化，因此我们初步判断这些数据所构成的序列是非平稳的。 1：对K17次列车提取出来的序列值进行平稳性检验：根据时序图观察是否平稳 由图3可知：k17次列车总人数的时序图是非平稳序列。 2：差分运算与Hlot两参数指数平滑 Table 1 The passenger flow of railway， road and water transport in Guizhou province from September 2015 to July 201 旅客运输总量(万人) 铁路(万人) 公路(万人) 水路(万人) 2015.09 7560.33 383.33 6998 179 2015.10 7826.27 387.27 7234 205 2015.11 7234.63 309.63 6717 208 2015.12 7274.43 287.43 6762 225 2016.01 7412.13 380.53 6855.61 176 2016.02 8022.53 468.53 7365 189 2016.03 7532.84 395.84 7001 136 2016.04 6905.36 392.36 6383 130 2016.05 6994.24 366.24 6472 156 2016.06 6902.38 371.38 6363.09 168 2016.07 7868.25 443.25 7261 164 表1. 2015年09月至2016年07月贵州省在铁路、公路、水路的旅客运输量 注：数据来源于省交通运输厅、成都铁路局、省机场集团有限公司。 图1. 2015年9月到2016年7月火车客流量人数 图2. ARIMA模型建立流程图 a. 差分运算： 由图3时序图的确定性信息提取的情况来看，他们对确定性信息的提取不够充分，所以我们又采用 差分运算，对此序列进行一阶差分处理，从图4可知差分后的序列是平稳的。 一阶差分后序列时序图(图3)在均值附近波动平稳，借助差分后序列自相关图(图5)进一步考察差分序列的平稳性，除了一阶的自相关系数显著非零，其他阶的自相关系数有超过2倍标准差范围，可以知道它是拖尾的，而在偏自相关图中大多数值在负轴附近波动，且有明显的超过标准2倍差范围，也可以知道是拖尾，所以可以认为一阶差分后序列平稳，综合考察自相关图(图5)和偏自相关图(图6)的属性，可以认为自相关系数、偏自相关系数拖尾，所以对原序列拟合ARIMA模型 [ 4 ] ，得到的拟合模型： 图3. K17次列车时序图 图4. K17次列车差分后的时序图 图5. K17次列车一阶差分后的自相关图 由残差序列白噪声检验中，不管是自由度为6，还是自由度为12的P值明显都大于0.05，即接受原假设，说明该模型显著成立，这说明ARIMA模型对该序列拟合成功。 b. Hlot两参数指数平滑：适用于对含有线性趋势的序列进行修匀，假定序列有一个比较固定的线性趋势，每期的递增r或递减r，那么第t期的估计值就应该等于第t − 1期的观察值加上每期固定的趋势变动值，对序列值进行指数平滑，绘制Hlot两参数指数平滑拟合效果图，即可进行预测，拟合效果图如图7。 其中：黑色曲线为原始数据经R软件操作后的时序图， 红色曲线为Hlot两参数指数平滑拟合值。 由图7可知，因红色曲线为Hlot两参数指数平滑拟合值且与原始数据的时序图(黑色曲线)几乎重合，说明采用两参数指数平滑的方法得到的拟合值是正确的。 图6. K17次列车一阶差分后的偏自相关图 图7. K17次列车Hlot两参数指数平滑拟合值
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user: 3. 回归分析 回归分析研究的主要对象是客观事物变量间的统计关系，它是建立在对客观事物进行大量试验和观察的基础上，用来寻找隐藏在那些看上去是不确定的现象中的统计规律性的统计方法。 回归分析方法是通过建立统计模型研究变量间相互关系的密切程度、结构状态及进行模型预测的一种有效的工具 [ 5 ] 。 3.1. 数据处理 A：在时间的选取过程中，一天24小时，所以在起始时间的选取中，以小时为单位进行选取； B：在选择时长的过程中，以分钟为单位对时长进行计算； C：在回归分析中，对一些自变量是定性变量的情形给予数量化处理，处理方法是引进只取0和1两个值的虚拟自变量将定性数据数量化，由于贵阳到成都方向列车的座位分为：硬座、硬卧、软卧。所以在这里需要引进两个0~1变量，其中一个0~1变量为：1表示硬座，0表示软座；另外一个0~1变量为：1表示卧铺，0表示座位； 对数据进行以上处理，选取出来的数据如表2 (注：数据来源于成都铁路局、携程官网)。 Table 2 Each index of Guiyang to Chengdu directio x1 x2 x3 x4 y 11 18.5 1 0 592 11 18.5 1 1 128 11 18.5 0 1 16 13 17 1 0 605 13 17 1 1 131 13 17 0 1 17 14 16.5 1 0 627 14 16.5 1 1 385 14 16.5 0 1 17 15 19.5 1 0 553 15 19.5 1 1 269 15 19.5 0 1 23 16 24.7 1 0 558 16 24.7 1 1 209 16 24.7 0 1 24 20 16.2 1 0 350 20 16.2 1 1 96 20 16.2 0 1 8 表2. 贵阳到成都方向各指标值 其中：因变量 ：列车的座位数；自变量 ：火车的起始时间； ：贵阳到成都所需要的时长； ：表示列车分为硬座、软座； ：列车分为座位、卧铺。 3.2. 设定理论模型 因为数据是非线性的，所以建立多项式回归模型，而多项式回归模型是一种重要的曲线回归模型，将多项式模型转化为一般线性回归模型，因而我们建立以下模型： (3.2.1) 其中 ，该数据中自变量的个数为4，所以我们拟合了一个二阶多项式回归模型： (3.2.2) 并打算检验是否有交互效应，在回归中，可以采用逐个引入自变量的方式，这样可以清楚的看到各项对回归的贡献，是显著性更加明确。在spss操作中引入自变量，并对自变量进行转化，其中 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 对数据进行转化过后进行线性回归分析。 3.3. 参数估计 如果将曲线模型转化为线性模型，就可用普通最小二乘法估计未知参数，如果不能转化为线性模型，则参数的估计就要采用非线性最小二乘法，在该模型中，我们可以采用普通最小二乘估计 [ 6 ] 。 对每一个样本观测值 ，最小二乘法考虑观测值 与其回归值 的离差越小越好，综合考虑n个离差值，其中离差平方和为： (3.3.1) 所谓最小二乘法，就是寻找参数 ， 的估计值 ， 使公式(3.3.1)的离差平方和达到极小，即寻找 ， 满足： (3.3.2) 根据上式求出 ， 就称为回归参数 ， 的最小二乘估计，称 (3.3.3) 为 的回归拟合值，简称回归值或拟合值。 (3.3.4) 为 的残差。 用一元线性回归方程拟合n个样本观测点 ，就是要求回归直线 位于这N个样本点中间，或者使这几个样本点靠近这条回归直线。 残差平方和 (3.3.5) 从整体上刻画了n个样本观测点到 回归直线 距离的长短。 对 ， 进行求导，使得 ， 满足下列方程： (3.3.6) 经过整理，后得到正规方程组： (3.3.7) 用正规方程求解 ， 的最小二乘估计： (3.3.8) 利用上述公式就可以具体计算回归方程的参数 [ 7 ] 。 3.4. 结果分析 由上述理论知识对数据进行spss操作，先对数据进行多项式转化，将二次多项式转化为一次线性的式子，再对数据进行逐步回归操作，剔除不重要的变量，再对剩余数据进行回归分析，结果如下所示： 由模型摘要可看出回归方程中的 远大于0.9，说明拟合的模型是较好的。且是在方差分析表中可以看出： ， ， ， 的自由度 ， 的自由度 ， 的自由度 ，且 残差的平方和太没有上个模型的值大，说明拟合效果好。 所以得到模型为：
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user: 4. 结论 随着经济的快速发展，出行问题成为一重大问题，为了保持市场竞争力，实现利润最大化，我们采用时间序列、回归分析等方法对数据进行两参数指数平滑、多项式回归分析对数据进行整理、分析，获得精确结果。 本文以贵阳到成都方向为实例，经过部分节假日对客座率进行分析，可知在节假日前后旅客流量波动较大，铁路部门可根据节假日客流量波动对列车进行增减变动，而火车站附近餐饮业、服务业也可根据客流量为旅客提供便利；用时间序列法对趋势客流量进行分析，对数据进行平稳性检验，对原序列拟合ARIMA模型，后利用Hlot两参数指数平滑法对数据进行拟合；在回归分析中，将定性数据数量化，根据理论知识对数据进行分析，以起始时间、时长、座位的舒适度为指标，得出客流量与这几个指标之前的关系，这是关于客流量分析的一些方法，这对城市旅游管理部门根据客流量分析结果及时采取措施，有针对的应对淡旺季的不同需求，提高服务旅游质量，减少浪费，提高经济效益。 在多项式回归方法分析中，残差值经过处理依然较大，说明统计的数据尚不完备，给模型推广带来一定难度，初步断定影响客流量的原因还有季节因素、天气因素等，但随着旅游统计工作的进一步完善，运用ARIMA模型进行更加准确的客流量分析。
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user: 摘 要 针对文本图像内容真实性和完整性认证的实际需求，提出一种基于Hash函数的文本图像脆弱水印算法。算法思想是首先对文本图像进行分块，然后根据平滑度和连通性来计算每个分块中的可翻转像素点和不可翻转像素点，然后利用Hash函数中的MD5算法加密产生水印信息，最后将这些水印信息嵌入到可翻转像素点中。将在接收到的文本图像中提取的水印信息与之前产生的水印信息相比较，就可以实现文本图像的真实性及完整性认证。该算法有良好的篡改定位能力。 关键词 :文本图像，Hash函数，脆弱水印，篡改定位 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着互联网的发展，电子商务和电子政务随之兴起，重要文件资料、经济合同、电子发票等更多文本图像需要网络传送。这些文件一旦出现恶意篡改而无法证明真伪，就会造成严重后果。因此，研究文本图像认证方法，对电子政务和电子商务具有重要作用 [ 1 ] [ 2 ] 。文本图像特点：前后景区域对比鲜明，隐藏噪声易于显现，隐藏冗余非常有限，所以在文本图像中隐藏信息的难度较大 [ 3 ] [ 4 ] 。脆弱水印技术，由于其极容易被破坏的特性，非常适合用于图像内容的认证，可以有效检测篡改和篡改定位。文献 [ 5 ] 提出利用混沌算法将水印嵌入的最不重要像素块中，视觉质量比较好，但是定位能力比较差；文献 [ 6 ] 将水印嵌入文本空白处，定位效果比较好，但是视觉效果不理想。本文提出一种基于Hash函数的脆弱水印算法，利用Hash函数对输入值的高敏感性，来实现脆弱水印在文本图像的嵌入及篡改定位。
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user: 2. Hash函数 Hash函数在现代密码学中起着重要作用。其有主要性质：1) 易计算：对于任意给定的消息，容易计算其哈希值；2) 压缩性：任意长度的数据，算出的摘要长度固定；3) 敏感性：对数据进行任何改动，甚至只修改1个字节，所得到的摘要会有很大区别；4) 抗碰撞性：对于给定的消息M 1 ，要发现另一个消息M 2 ，满足H(M 1 ) = H(M 2 )在计算上是不可行的；找一对不同的消息M 1 ，M 2 ，使H(M 1 ) = H(M 2 )在计算上是不可行的。 Hash函数主要有MDx系列和SHA系列。MDx系列包括MD5、HAVAL、RIPEMD一128等；SHA系列包括SHA0、SHA1、SHA256等。MD5和SHAl应用最广，MD5产生的摘要信息为128位，SHA产生的摘要信息为160位。 单向散列算法，即信息-摘要算法(Message-Digest Algorithm 5， MD5)，在20世纪90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Inc的Rbnald L. Rivest开发，经MD2、MD3和MD4发展而来。MD5以512位分组处理输入文本，每个分组又划分为16个32位子分组。算法的输出由4个32位分组组成，级联成一个128位散列值 [ 4 ] 。虽然2004年王小云教授在国际密码学会议公布了MD系列算法的破解，但在一般的应用场合，可以认为MD5算法是足够安全的。MD5有良好的压缩性和抗碰撞性等，通过对一段信息产生信息摘要以保证信息的安全性。 MD5摘要生成流程如图1。 第一步填充：若输入信息长度(bit)对512求余的结果不等于448，则需要填充。填充一个1和n个0，使得求余结果等于448。填充完后，信息长度为N × 512 + 448； 图1. MD5计算流程 第二步记录：用64位来存储填充前信息长度。这样信息长度就变为N × 512 + 448 + 64 = (N + 1) × 512位。 第三步装入：装入标准幻数，物理顺序是A = (01234567)16，B = (89ABCDEF)16，C = (FEDCBA98)16，D = (76543210)16。 第四步循环：循环运算，循环次数是分组的个数(N + 1) [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 。
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user: 3. 水印算法的设计及实现 3.1. 水印的生成与嵌入 3.1.1. 水印生成 1) 原始文本图像分块：分成3 m × 3 n大小的块，每块标记为Ai，即每块中含有m × n个3 × 3的小块； 2) 可翻转像素点确定：根据MinWu提出的可翻转像素准则 [ 10 ] ，统计每块中可翻转像素点以及不可翻转像素点； 3) Hash摘要生成：将每块中不可翻转像素作为MD5算法的输入，生成长度为L的二值序列，作为水印Wi； 4) 将水印Wi加密保存：用logistic混沌生成混沌序列W1，Wi与W1异或生成加密水印。存储Hash摘要要比存储原始文本图像更有效。 以分块A1为例，MD5摘要生成如表1所示。 3.1.2. 水印的嵌入 1) 将原始文本图像分成3 m × 3 n大小的分块，每块标记为Ai； 2) 用logistic混沌映射生成一个混沌序列W2，用W2来选定与Ai相对应的块Bi； 3) 将水印信息Wi嵌入到Ai中对应的可翻转像素中，即得到嵌入水印的文本图像。 用混沌序列指引水印嵌入块，保密水印的嵌入位置，提高水印的抗攻击能力 [ 11 ] 。对可翻转像素进行翻转，对图像的视觉影响很小，所以将水印嵌入到可翻转像素中的视觉隐蔽性很高 [ 10 ] 。在保证图像视觉质量的前提下，将水印均匀的嵌入到每个分块中，实现水印的脆弱性 [ 12 ] 。这样含水印图像如果遭到恶意篡改， 就会导致水印发生相应的变化，根据水印的变化可以确定篡改位置。 水印嵌入流程如图2所示。 3.2. 水印提取与篡改检测 3.2.1. 水印提取 1) 把待检测文本图像分成3 m × 3 n大小的分块； 2) 用logistic混沌映射确定分块Bi'； 3) 从映射块Bi´中可翻转像素点提取Wi'。 3.2.2. 水印篡改检测 1) 篡改检测：可以通过计算提取水印和原始水印的归一化系数(NC)判断图像是否被篡改，NC越接近于1，说明提取的水印与原始水印越接近。理论上，当NC为1时，图像未被篡改，当NC不为1时，说明图像被篡改。 。 2) 篡改定位：如果Wi ≠ Wi'则A_flag(x， y) = 1，可以判定图像被篡改；如果Wi = Wi'，则A_flag(x， y) = 0，则图像未被篡改，从而实现篡改区域的认证和定位。 水印提取与检测流程如图3所示。
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user: 4. 算法仿真 建立图像库，现存50幅文本图像。在MATLAB环境下，对该算法进行仿真实验，验证算法的有效性。 4.1. 不可见性 图4为原始文本图像示例。图5为对应嵌入水印的文本图像示例。对50幅文本图像进行仿真，视觉 Table 1 Encryption watermarkin 图像类型 Hash摘要 混沌序列 加密水印 文字文本 cabdd132b2e92026 704072e0c657dace d7b6aa18b02ff3a1 383744f09f7a6b12 1d0b7b2a02c6d387 48773610592db1dc 医学单据 be2ae3d82199298a 04d186ee8d6e15c8 d7b6aa18b02ff3a1 383744f09f7a6b12 699c49c091b6da2b 3ce6c21e12147eda 电子发票 7d6671213c0bf3db 017d41b3e94a5c7e d7b6aa18b02ff3a1 383744f09f7a6b12 aad0db398c24007a 394a05437630376c 表1. 加密水印 图2. 水印嵌入流程框图 图3. 水印提取流程框图 图4. 水印提取流程框图：(a)文字文本；(b) 医学单据；(c) 电子发票 图5. 含水印图像示例：(a) 含水印文字文本；(b) 含水印医学单据；(c) 含水印电子发票 不可见性良好。客观评定用峰值信噪比PSNR，其值越高，不可见性越好。它的临界值一般取为30 dB，峰值信噪比超过30 dB，就说明含水印的图像的透明性较好。50幅文本图像的PSNR都在45 dB以上，从而证明该算法有良好的不可见性。在含水印图像中提取水印信息并计算对应的归一化系数，NC及PSNR如表2所示。 4.2. 篡改定位 对含水印文本图像进行局部的篡改。图5(a)第6行中下午篡改为上午，第15行中静音改为震动；图5(b)第3行数据27.67篡改为45.36，第10行数据0.95改为3.08；图5(c)将单价2480改为4560，将合计金额2180篡改为4260。篡改定位仿真示例如图6所示。计算每种篡改图像的归一化系数、虚检率及漏检率，如表3所示。 仿真实验结果表明，该算法具有很好的视觉不可见性，同时对水印图像的篡改具有很高的敏感性，可以鉴别文本图像的正确性和完整性。 Table 2 Invisible feature 图像类型 NC系数 PSNR 文字文本 1 46.182 dB 医学单据 1 54.236 dB 电子发票 1 50.513 dB 表2. 不可见性 Table 3 Pfa and Pfr of tampering and positionin 图像类型 NC系数 虚检率(%) 漏检率(%) 文字图像 0.89 1.67 0.34 医学检验图像 0.91 1.93 0.58 电子发票 0.86 2.07 0.65 表3. 篡改定位虚检率及漏检率 图6. 篡改定位示例
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user: 5. 结束语 本文提出了一种针对于文本图像认证的脆弱水印算法。通过利用Hash函数对输入值的高敏感性，来实现脆弱水印在文本图像的嵌入及篡改定位。通过将文本图像分块，然后计算出每个块中不可翻转像素和可翻转像素，然后将不可翻转像素利用Hash函数的MD5算法加密生成含有图像内容的水印信息，然后将其嵌入到不可翻转像素中就得到了嵌入水印的文本图像，此算法通过实验证明有很好的水印不可见性和篡改定位能力。
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user: 摘 要 本文利用Hilbert空间上的直和理论刻画了具有正则点和极限点的两区间四阶J-对称微分算子的所有J-自伴扩张。 关键词 :J-对称微分算子，J-自伴扩张，正则点，极限点，两区间
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user: 1. 引言 -对称微分算子是一类特殊的有着重要应用背景的非对称微分算子，对此已经有了很多方面的研究(见 [ 1 ] - [ 9 ] )。在原子核物理、电磁场理论以及非均匀介质中的无线电波的传播等应用问题中，由微分算式所生成的 -自伴微分算子是很重要的一类算子。 为了研究非对称算子的自伴扩张问题，Glazman [ 3 ] 最先从数学上提出了 -对称微分算子和 -自伴微分算子的概念。 在Hilbert (简称 )空间中闭稠定算子称为 -对称的，如果对任何 ，都有 ，其中 表示 的定义域。如果 是 -对称的当且仅当 ，这里 是 的共轭算子。如果 ，则称 是 -自伴的。 Galindo [ 4 ] 和Knowles [ 5 ] 分别于1963年和1980年相继应用不同的方法给出了任何 -对称微分算子都有 -自伴扩张的证明。 1959年，Zhikhar [ 6 ] 在 -对称微分算子正则域不空的情况下给出了它的部分特殊的(一端奇异) -自伴域的边界条件的描述。1981年，Knowles [ 1 ] 在正则域不空的情况下给出了 -对称微分算子的任一 -自伴扩张域的边界条件的描述。但是判断一个算子正则域是否非空并不是一件容易的事，1985年，Race [ 2 ] 取消了正则域非空这一限制，得到了 -对称微分算子的 -自伴扩张的一般理论。1992年，刘景麟 [ 7 ] 又对这种 -自伴扩张的一般理论作了另一种完整的处理，得到 -自伴扩张域的一种抽象的边界条件的描述。 1988年，尚在久 [ 8 ] 应用Race的理论以及曹之江 [ 11 ] 和孙炯 [ 12 ] 的方法，取消了最小算子最小亏指数的限制，利用方程 的解给出 -自伴扩张域的边界条件的描述，这些边界条件不仅在正则点处有限制，而且在奇异点处也有限制。1996年，尚在久 [ 9 ] 给出了 -对称微分算子 -自伴扩张的新描述，利用方程 的解而不是更高阶方程 的解描述了 -对称微分算子的所有 -自伴域在奇异端点的边条件，但其假设生成的最小算子具有非空正则域。 关于对称微分算子的自伴扩张不仅在一区间上有了很好的研究成果(见 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] )，在两区间上也有了一系列的成果。自伴微分算子在两区间的研究最早在1986年由Everitt和Zettl在文 [ 13 ] 提出。2005年，Zettl [ 14 ] 用GKN理论从最大定义域中选出两组向量，根据亏指数的不同分别给出自伴域的刻画。2007年，王爱平、孙炯 [ 15 ] 用最大算子域中的实值向量给出了在带有适当乘数参数的Hilbert空间的直和框架下，二阶正则两区间实系数微分算子自伴域的描述。2007年，孙炯、王爱平 [ 16 ] 等人在一个带有适当乘数参数的Hilbert空间下，给出了两端奇异两区间二阶实系数微分算子的所有自伴扩张的描述。2012年，索建青 [ 17 ] 利用方程 的实参数解，先后描述了两区间一端正则一端奇异和两端奇异的自伴扩张。然而，两区间 -自伴扩张的研究成果甚少。由于 -对称微分算子的 -自伴扩张与对称微分算子的自伴扩张有很大的相似之处，因此，我们将自伴的两区间理论推广到 -自伴的两区间理论。 本文给出四阶微分算式生成的最小算子在两区间上所有的 -自伴扩张域的特征，其中只考虑区间端点为正则点或极限点的情形。对于两区间而言，实际上我们有两个 -对称微分算子： 定义在区间 上， 定义在区间 上。一般的，区间 的右端点和区间 的左端点是否相同已不在重要，区间 和区间 是任意的两个区间，他们可能是相同的，重合的或者完全不相交的。特别的，我们定义两个微分算式生成的相应的最小算子和最大算子，并利用边界条件描述最小算子所有的 -自伴扩张域。
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user: 2. 预备知识 引理 2.1 [ 2 ] 每个 -对称算子都有一个 -自伴延拓。 引理 2.2 [ 2 ] 是一个 -对称算子， 是 的 -对称扩张，如果 是 -自伴算子，当且仅当 是最大的 -对称算子。 引理 2.3 [ 2 ] (1) 是闭稠定的 -对称微分算子，且 ； (2) 对任何 ，极限 和 都存在，且 ， (1) 这里， ； (3) 对任何 。若 是正则的， 是奇异的，则 。 (2) 引理 2.4 [ 2 ] (Lagrange恒等式) 对一切 ， ， (3) 其中， ， (4) 称为Lagrange双线性型。其中 ， ，且 ， ， ，其中，I是单位矩阵，且Q有性质 。 引理 2.5 [ 1 ] (Naimark补缀定理) 假定 在区间 是正则的，令 ， 。则存在函数 使得 ， ， 。 引理 2.6 [ 2 ] 设 ，则 中的线性流形 是 的 -自伴扩张域的充要条件是存在函数 ，使得 (a) 模 线性无关； (b) ； (c) 。 定理 2.7 [ 2 ] 对于任意的 ，如果 在点 是正则的，点 是极限点型的，且 ，则有 。因此，在引理2.6的条件(b)，(c)中， ， 。
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user: 3. 主要结论及证明 令 ， 表示以 为左端点 为右端点的区间，即 。设四阶微分算式 为 。 (5) 函数 。 定义 在 生成的最大算子 ，其定义域为 。 定义 为微分算式 在 生成的最小算子。 设 ， 。 (6) 两区间最大、最小算子域及最大、最小算子是每个区间上相应算子域和算子的直和，即 ， (7) 。 (8) ， (9) 。 (10) 令 ， 表示空间 中的元素，其中 ， 。则 。 (11) 如果 是 的 -自伴扩张， 是 的 -自伴扩张，则 是 的 -自伴扩张。 引理 3.1 [ 12 ] 定义在 中的最小算子 是稠定的闭的 -对称微分算子，其亏指数 。其中， 是 在空间 的亏指数， 是 在空间 的亏指数。 引理3.2 [ 1 ] (Naimark补缀定理) 假定 在 上是正则的， 。令 ， 。则存在函数 使得 ， ， ， ， 。 定理 3.3 令 ， 中线性流形 是最小算子 的 -自伴扩张域当且仅当存在函数 满足 (i) 模 线性无关； (ii) ； (iii) 。 证明 这个结果是本文的基础，定理的证明与 [ 2 ] 的定理4.7相似，因此省略。 定理 3.4 设 在端点 是正则的，且 ，那么 中的线性流形 是 的 -自伴扩张域的充要条件是存在四个 阶矩阵 满足 (a) ； (b) ； (c) 。 证明 必要性。设 是最小算子 的 -自伴扩张域。由定理3.3知，存在 满足定理3.3的条件(i)，(ii)，(iii)。由(4)有 ， ， 这里 。 。 令 ， ， ， 。 因此条件(iii)等价于定理3.4的条件(c)。 下面证明矩阵 满足定理3.4的条件(a)与(b)。 显然 。若 ，则存在不全为零的数 使得 。 (12) 因此 ， ， 同理 ， 。 由于 是非奇异的，有 ， ， ， 。 令 ，即， ， ，则 ， ， (13) 故由(13)与(2)有 ， ，所以 ，这与 模 线性无关矛盾。 下面证明(b)。由(4)，有 ， ， ， ， 。因此定理3.3的条件(ii)等价于 ，即 。 充分性。设矩阵 满足条件(a)与(b)。下面证明由(c)定义的 是 的 -自伴扩张域。 令 ， ， ， 。 (14) 由引理3.2，选择函数 属于 使得 ， ， ， ，(15) 其中， ， 。 由(14)与(4)，有 ， ， 同理 ， 。 故条件(c)转化为边界条件(iii)，即 ， 。 最后证明 满足定理3.3的条件(i)与(ii)。 用反证法证明条件(i)成立。如若不然，那么存在不全为零的数 使得 ，即 ， 。 因此 ， 则 ，由于 ，于是 ， 。 所以 ，这与 矛盾。 下面证明条件(ii)成立。由(14)和(15)有 同理 所以，由条件(b)得 于是由定理3.3得 是 的 -自伴扩张域。 定理3.4给出了最小算子的 -自伴扩张域边界条件耦合的情况，其条件(c)等价于 (16) 条件(b)等价于 (17) 区间 和 可以有不同的关系，如相同、重合、分离；于是，考虑区间四个端点的关系，讨论如下 (1) 区间四个端点中任意一个点与其他三个点分离，此时区间 和 是不分离的假设 点被分离，选择 ； 。 则边界条件(16)转化为 ，(18) ， (19) 。 (20) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为 (21) 。 (22) (2) 区间四个端点中任意两个点分离。 (i) 区间 和 是不分离的。假设 与 是分离的，选择 ； ； 。 边界条件(16)转化为(19)和(20)以及 ， (23) ， (24) 。 (25) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为(22)以及 ， (26) 。 (27) (ii) 区间 和 是分离的。假设 与 是分离的，选择 ； ； 。 边界条件(16)转化为(19)和(20)以及 ， (28) ， (29) 。 (30) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为(22)以及 ， (31) 。 (32) (3) 区间四个端点都是分离的，此时区间 和 是分离的。选择 ； ； ； 。 边界条件(16)转化为(19)，(20)，(24)，(25)和(29)，(30)以及 ，(33) 。 (34) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为(22)，(27)和(32)以及 。 (35) (4) 区间四个端点中任意两个点耦合，另外两个点也是耦合的。 (i) 区间 和 是不分离的。假设 与 是耦合的， 与 是耦合的，选择 ； 。 边界条件(16)转化为 ， (36) 。 (37) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为 ， (38) 。(39) (ii) 区间 和 是分离的。假设 与 是耦合的， 与 是耦合的，选择 ； 。 边界条件(16)转化为(28)以及 。 (40) 判定 -自伴性的边界条件(17)转化为(31)以及 。 (41) 定理3.4给出了亏指数为8的最小算子的 -自伴扩张域的描述，并讨论了 -自伴算子边界条件分离与耦合的情形。根据两区间正则点和极限点的个数可将最小算子 的亏指数取0，2，4，6。并可根据亏指数的不同，在正则情况下分析 -自伴算子边界条件分离与耦合的情况。讨论如下 1. 当区间四个端点都为极限点时，最小算子 的亏指数 ，此时 是本身的 -自伴扩张。 2. 当区间端点有三个点是极限点，一个点是正则点时， 。此时归纳为一区间的 -自伴扩张域的描述，边界条件只在正则点处有限制。假设 是正则点，其他情形和这种完全类似。 设 ， ， 。于是定理3.3可归纳为 (a) 模 线性无关； (b) ； (c) 。 3. 当区间端点有两个点是极限点，两个点是正则点时， 。这时有以下两种情况 (1) 两个正则点在同一个区间上，故 ， 。假设 是正则区间， 为 的 -自伴扩张，则最小算子 在两区间的 -自伴扩张为 。 (2) 两个正则点不在同一个区间上，故 ， 。假设 是极限点， 是正则点。其他情形和这种完全类似。 设 ， ， 。于是定理3.3可归纳为 (a) 模 线性无关； (b) ； (c) 。 因此，条件(c)就等价于(36)的四个等式，条件(b)就等价于(38)的六个等式，条件(a)说明 线性无关。 4. 当区间端点有一个点是极限点，三个点是正则点时， 。那么一个区间的两个端点都为正则点，另一个区间一个端点为正则点一个端点为极限点。假设 是正则点， 是极限点，所以， 。其他情形和这种完全类似。 设 ， ， 。于是定理3.3可归纳为 (a) 模 线性无关； (b) ； (c) 。 因此，条件(c)就等价于等式(18)，条件(b)等价于(21)，条件(a)说明 线性无关。 等式(18)描述了 点边界条件耦合的情形，但边界条件在区间 和 可能是分离的，也可能是不分离的。 (1) 区间 和 是分离的，选择 ； 。 (18)的六个边界条件转化为(28)-(30)，判定 -自伴性的边界条件(21)转化为(31)和(32)。这种情形讨论了边界条件在 点和 点耦合与 点分离的情况，还有一种比较特殊的情形，即边界条件在三个点是分离的。令 ； ； 。 (18)的六个边界条件转化为(24)，(25)，(29)，(30)，(33)和(34)，判定 -自伴性的边界条件(21)转化为(27)，(32)和(35)。 (2) 区间 和 是不分离的，选择 ； 。 (18)的六个边界条件转化为(23)~(25)，判定 -自伴性的边界条件(21)转化为(26)和(27)。
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user: 摘 要 随着互联网信息技术日新月异的发展，人们对于通信保密性的要求越来越高，从而对于加密体制的安全性提出了更高的要求。量子密码的诞生很好的解决了这一问题，目前最理想的量子保密通信，具有理论上的无条件安全性，国内外均引起了广泛关注。本文详细介绍了当前主要量子保密通信实验、量子保密通信网络以及量子保密通信产品三方面的国际最新进展，具有重要的参考价值。 关键词 :量子保密通信，量子密钥分发，最新进展，产品应用 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 量子保密通信技术的飞速发展，突破了许多经典信息技术的物理极限，展示了量子密码在安全通信和快速计算等方面的巨大应用前景。量子密码作为前沿科技在全球范围内成为了当今科研领域研究的热点。量子密码系统利用量子力学原理实现通信双方无条件安全的传输密钥而不被未经允许的第三方窃听，可以安全用于外交、军事、金融等需要高度保密的领域，并且有望成为下一代加密系统的主流方案。 在量子保密通信技术研究方面，美国、欧盟和日本等国家和地区的多家军方机构和科研院所，均制定了相应的发展计划，并取得了一系列研究成果。我国将以量子密码为核心的量子调控技术列入了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》中重大科学研究计划，并在多所高校和科研单位成立了相关的研究机构。2016年8月16日，我们国家发射了全球首颗量子通信卫星，标志着量子密码的实用化进展迈出了重要一步。 近年来，量子通信已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。加拿大Rubenok小组从理论上解决了量子通信网络中的量子中继问题，证明了QKD是现实条件下保障通信保密的有效技术；T. Silva小组在两段8.5公里的光纤链路上，使用弱相干态和偏振编码对MDI-QKD协议进行原理性验证；Nicolas Gisin小组进行了一项关于MDI-QKD实验工作，其传输距离成功达到了307公里；潘建伟小组通过研发高效低噪声单光子探测器，详细展示了能够抵抗所有针对探测器攻击的MDI-QKD实验；罗开广小组则通过MDI-QKD实验演示了一种可以抵抗所有探测器侧信道攻击的偏振编码方案。 随着量子保密通信相关创新理论的不断涌现，量子保密通信网络方向的成果不断涌现，世界各主要国家和组织均相继建成了各自的实地量子保密通信网络。比如，美国的伯特利量子通信网络(Battelle Quantum Network)、日本东京量子通信网络(Tokyo Network)、欧洲SECOQC量子通信网络以及中国京沪量子通信干线工程等。 本文重点从量子保密通信实验发展动态、网络发展现状和产品研制三个方面对国际量子保密通信技术的最新进展进行详细的介绍、对比和分析，全面总结了近年来量子保密通信技术发展的趋势和特点，具有一定的参考价值。
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user: 2. 量子保密通信概述 2.1. 量子保密通信定义 量子保密通信是一种新型的通信技术，它利用量子的物理特性来保证通信的无条件安全。量子保密通信是量子物理、数学和计算机等学科相结合的新的研究领域，涉及的研究内容包括：量子密钥分发(Quantum Key Distribution，简称QKD)、量子秘密共享(Quantum Secret Sharing，简称QSS)、量子隐形传态(Quantum Teleportation)和量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication，简称QSDC)等。 2.2. 量子保密通信特点 利用量子的叠加态性质、量子纠缠以及量子不可克隆原理和测不准原理等性质，使得量子保密通信具有安全性强、效率高和传输距离远等特点。因此，量子通信技术的飞速发展不仅在军事、国防等领域能够发挥巨大的作用，而且可以在很大程度上促进社会经济的发展。 2.3. 量子保密通信关键技术 量子保密通信协议大部分采用诱骗态QKD方案，诱骗态协议具有抗分束攻击和提高传输距离的优势。诱骗态协议设计的初衷就是为了消除光子数分离攻击给量子保密通信带来的安全威胁。 诱骗态的思想最早由韩国学者Hwang在2003年提出，随后由我国学者清华大学王向斌教授和多伦多大学的Lo小组分别独立系统发展。诱骗态协议的基本原理为，在PNS攻击中，窃听者Eve需要阻断单光子信号，因此对于不同平均光子数的信号脉冲，信道将表现出不同的衰减率，这与信号的自然衰减是不同的。Alice通过随机发送平均光子数不同的信号光子(分别称为信号态和诱骗态)，然后和Bob一起监测信道对于信号态和诱骗态的衰减来判断是否存在窃听者。在实际应用中，Alice可以通过信道参数来估计出窃听者所获得的信息量，由此精确计算安全密钥率。 2.4. 量子保密通信安全问题 量子密码虽然在理论上保证了通信双方可以安全的建立共享密钥，但是在实际系统中，理想条件难以实现，这使得量子通信存在各种不完美特性，从而给实际通信系统的安全性和效率造成严重影响。针对这些漏洞，现今已经提出很多量子黑客攻击方法，比如分束攻击、时移攻击、致盲攻击以及特洛伊木马攻击等的。 针对这些问题，人们提出了各种改进方案和技术，来解决量子通信存在的安全性和效率问题，使得量子保密通信技术更加实用化。
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user: 3. 量子保密通信实验 在现代通信系统中，量子通信不仅只是一个单独独立的通信系统，它也可以作为安全链路或者密钥支撑系统而应用于经典通信中。21世纪以来，在理论方面，量子通信研究取得了显著进展，与此同时，经过大量的实验探究，各种量子通信协议的安全性与有效性也得到了验证和提高。下面，我们具体介绍一下当前具有代表性的六个重要实验。 3.1. Yuan小组“量子接入网” 首先介绍的新技术为Yuan小组的“量子接入网络(Quantum Access Network，简称QAN)” [ 1 ] 。近年来，QKD以其理论上的无条件安全性，深得密码学界关注，人们普遍认为未来保密通信方式将因此掀起一场伟大的革命。然而，如何将QKD的应用扩展至专用高安全性网络中至今还没有人给出可以信服的解决方法。针对这一情况，Yuan与Fröhlich等人设计了“量子接入网络”，该网络基于简单而且成本较低的长距通信，采用的技术为时分复用与波分多路复用技术，能够大大增加量子通信网络中用户的数量，可以同时实现“多对一”和“一对多”的量子通信，实验环境如图1所示。 Yuan小组在随后在报告中介绍了该小组的另外一项工作：10 Gb/s密集波分复用网络下的高速QKD实验 [ 2 ] 。 QKD技术虽然是一项革命性的量子通信技术，但是要进行大规模应用，QKD系统的运行环境必须与现有的经典数据通信环境相兼容，而利用波分复用技术，便可实现这一点。通过波分复用技术，可以将量子数据信号与经典数据信号联结在同一根光纤上进行传输，从而实现两者硬件设施的通用，因此，针对波分复用网络条件下的QKD研究，愈发成为当今量子保密通信界的焦点。以现有的技术与设备，在粗波分复用技术(Coarse Wavelength Division Multiplexing，简称CWDM)和双向1 Gb/s数据光纤通信环境下，可以使QKD系统在超过50公里的光纤上以每秒500kb的速率进行密钥分发，在这样的基础上，Yuan小组决定在密集波分复用技术(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称DWDM)以及双向10 Gb/s数据光纤通信环境下分发密钥，以期能提高波分复用环境下QKD系统的工作效率。 图2为QKD与10 Gb/s光纤信道复用原理图，其中光纤长度可以在25公里至70公里之间变化。 3.2. Rubenok小组实验 最近，学术界有关人士相继发现单光子探测器存在一些漏洞，随即便有不法分子利用这些漏洞对QKD系统进行攻击，这对QKD系统的安全性造成了极大威胁。针对这一情况，Rubenok小组经过深入研究，克服了单光子探测器缺陷带来的安全威胁，证明了QKD是现实条件下保障通信保密的有效技术，此外，他们还通过检测实际环境下受控双光子干涉的可行性，从理论上解决了量子通信网络中量子中继问题 [ 3 ] ，图3为Rubenok等人搭建的实验环境。 3.3. T. Silva小组实验 T. Silva小组的主要工作是在两段8.5公里的光纤链路上，使用弱相干态和偏振编码对MDI-QKD协议进行原理性验证 [ 4 ] ，图4和图5分别为该小组的实验方案和实验环境搭建示意图。 图1. QAN实验环境搭建 图2. QKD和10 Gb/s数据信道通信组合示意图 图3. Rubenok等人搭建的实验环境 图4. 基于线性光学使用部分BSA (Bell-State Analyzer)的MDI-QKD方案 3.4. 罗开广小组实验 罗开广小组通过他们的一个MDI-QKD实验，演示了一种可以抵抗所有探测器侧信道攻击的偏振编码方案，即使用每个独立脉冲的主动相位随机化来保护不完美光源，防止其受到攻击。同时，他们通过优化诱饵态协议的参数，证明了使用现有的商用通信设备对MDI-QKD进行偏振加密的可行性，用户只需要拥有简单、价格低廉的状态制备设备便可以共享使用由不可信网络服务器所提供的复杂、昂贵的探测器 [ 5 ] ，图6和图7分别为实验装置和环境搭建示意图。 3.5. 潘建伟小组实验 虽然QKD系统已被证明具有理论上的无条件安全性，但是现实中完全理想的无条件安全设备是不会 图5. MDI实验环境搭建 图6. 典型的MDI-QKD装置 存在的，设备自身的各类缺陷已经逐渐成为各方攻击的首要目标。我国潘建伟院士团队的一项MDI实验工作振奋人心，潘建伟院士团队通过研发高效低噪声单光子探测器，忠实展示了能够抵抗所有针对探测器攻击的MDI-QKD实验，同时，利用诱骗态方法，该团队的实验抵抗了非完美光源攻击 [ 6 ] [ 7 ] ，图8为潘建伟院士团队MDI-QKD实验环境的搭建。 3.6. Gisin小组实验 Gisin小组关于MDI-QKD进行了一项实验工作，其传输距离达到307公里 [ 8 ] ，图9为MDI-QKD实验环境的搭建。 3.7. 详细试验参数比较 表1为各种著名QKD实验的具体参数数据对比。表1中列出了量子信道有关数据、探测器相关数据与安全性水平等数据。
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user: 4. 量子保密通信网络 理论是实践的方向，伴随着量子保密通信实验以及创新理论的不断涌现，与量子保密通信相关的产业也在飞速发展，这些产业中最具代表性的便是量子保密通信网络。量子保密通信网络方向的研究，最主要的工作为潘建伟院士小组的研究成果，包括近期所做的MDI相关实验和建立的三节点量子电话网与五节点全通型量子通信网络，美国的巴特尔量子网络(Battelle Quantum Network)以及日本的东京网络(Tokyo Network)。 图7. 偏振编码MDI-QKD实验环境搭建 图8. 潘建伟院士团队MDI-QKD实验环境搭建 图9. Gisin小组MDI-QKD实验环境的搭建 Table 1 Comparison of all kinds of famous QKD experiment dat 量子信道有关数据 探测器相关数据 安全性水平 长度 (km) 衰减 (dB) 探测器 类型 温度 (K) 所用协议 攻击方式 有限密钥大小 ∈ qkd T sec Gisin 2014 307 51.9 InGaAs 153 COW Collective 6.6 × 10 5 4 × 10 -9 3.18 Wang 2012 260 52.9 SNSPD 1.7 DPS Individual --- --- 1.85 Stucki 2009 250 42.9 SNSPD 2.5 COW Collective --- --- 15 Takesue 2007 200 42.1 SNSPD 3 DPS Individual --- --- 12.1 Liu 2010 200 --- SNSPD 2.4 BB84 Collective --- --- 15 Rosenberg 2009 135 27.8 SNSPD 3 BB84 Collective --- --- 0.2 Namekata 2011 160 33.6 InGaAs 193 DPS Individual --- --- 490 Yuan 2009 100 20 InGaAs 243 BB84 Collective --- --- 1.01 × 10 4 Shimizu 2014 90 30 SNSPD 2.5 DPS Individual --- --- 1100 Lucamarini 2013 80 16 InGaAs 243 BB84 Collective ~10 9 ~10 -10 1.20 × 10 5 Walenta 2014 25 5.3 InGaAs 293 COW Collective 10 6 4×10 -9 2.25 × 10 4 表1. 各种著名QKD实验的数据对比 4.1. 潘建伟小组MDI量子网络 潘建伟院士团队基于诱骗态建立了一个“三节点量子安全通信网络系统” [ 9 ] ，该系统以商业光纤网络为基础，可应用于现实环境中。在系统的三个节点中，任意两个相邻的节点均由长约20公里的商用光纤相连，实时进行全密钥交换与协议应用。系统所生成的量子密钥在通信中可被立即使用，实现了三节点中任意两个通信节点之间的实时语音保密通信，以及从一个节点至另外两个节点的“一次一密”实时网络对讲。 图10为三节点量子电话网的体系结构，两套诱骗态QKD系统分别安置在滨湖–中科大线路与中科大– 杏林线路上。QKD系统已被大规模升级过一次，目的是为了能够与三节点之间具有实时音频通信功能的无缝集成设备相兼容，该实时音频通信过程经由一次一密加密方法进行加密。该系统为世界上首个三节点光量子电话网，真正实现了“电话一拨即通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话，把我国的实用化量子通信研究推向了国际领先水平。 在成功研发三节点量子电话网之后，潘建伟院士团队又以三节点量子电话网为基础，利用自主研发的光量子程控开关，成功组建了“五节点全通型量子通信网络” [ 10 ] 。五节点全通型量子通信网络包括四个全通节点以及一个中继附加节点，如图11所示。 与三节点量子电话网相比，五节点全通型量子通信网络是世界上首个成为现实的全通型量子通信网络，首次实现了任意两个用户之间的实时语音量子保密通信，互不影响，实用量子通信系统的有效通信距离与覆盖面积已达到城市范围。这一成果在世界同类产品中居于领先水平，标志着中国在城域量子网络技术方面已经位居世界前列。 4.2. 巴特尔量子网络 巴特尔(Battelle)量子网络由美国巴特尔公司与瑞士ID Quantique公司共同建设，作为美国境内的首个商用QKD系统，巴特尔量子网络于2013年9月开始运行。目前该公司正逐渐在俄亥俄州哥伦布市建立城市内的量子通信网络，其最终打算是建立更大的城际网络 [ 11 ] 。为了更好地保护巴特尔网络的所有设施，巴特尔公司计划于2016年实现俄亥俄州与华盛顿特区之间的量子保密通信，全程长达650公里。 4.3. 日本东京网络 由日本国家情报通信研究机构(NICT)主导，联合日本的多家公司与东芝欧洲研究中心、瑞士ID Quantique公司以及奥地利All Vienna研究组共同协作，集中当时欧洲和日本在量子通信技术上的最新研究技术，在东京正式建成了4节点城域量子通信网络“Tokyo QKD Network”。该网络最远通信距离为 图10. 三节点量子电话网的体系结构 90公里，最快的节点间通信速率达到了每秒304 kb，45公里点对点通信速率可达每秒60 kb，在全网络上可进行视频通话，如图12所示。 除了建立了东京网络之外，在量子保密通信技术领域，日本也提出了长期研究战略：日本邮政省将量子保密通信的相关研究确定为21世纪国家的战略项目，目前每年投入2亿美元，计划在5至10年之内建成全国性的高速量子通信网；日本国立信息通信研究院计划在2020年实现量子中继，到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。
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user: 5. 量子保密通信产品 科学技术是第一生产力，随着量子保密通信理论的不断成熟，量子保密通信网络的不断应用，量子保密通信产品也如雨后春笋般涌现，为用户带来更加安全的通信体验。量子保密通信产品研究方面，最具代表性的有国内科大国盾量子技术股份有限公司的高速单光子探测器、皮秒脉冲激光器以及QPC-E偏 图11. 五节点全通型量子通信网络示意图 图12. 东京量子网络的未来展望 振控制器，国外俄罗斯Scontel公司的超导单光子探测器SSPD和瑞士ID Quantique公司的随机数发生器高速红外单光子探测器。 5.1. 国内量子通信产品 科大国盾量子技术股份有限公司(原安徽量子通信技术有限公司(源自中国科学技术大学，于2009年5月创立，是我国第一家从事量子通信产业的高新技术企业。该公司自主研发的QCD-300系列双通道低噪声近红外单光子探测器(图13)、APCS-1250A高速近红外单光子探测器(图14)和QCL-102系列高速皮秒脉冲激光器(图15)等产品。 5.2. 俄罗斯Scontel公司产品 国外方面，俄罗斯Scontel公司是世界著名的超导探测器制造商，以生产快速、高灵敏的超导探测器而闻名，其超导单光子探测器的频率覆盖范围从可见光范围至数兆赫不等。这里重点介绍该公司的代表性产品——超导单光子探测器(Superconducting Single Photon Detector，简称SSPD)。 SSPD基于超导单光子探测技术制成，多应用于量子相关型量子密码系统，包括实用型量子密码系统。其主要特点是使用简单，SSPD记录的特征可在接收系统中完整实现。SSPD具有单通道、双通道、多通 图13. QCD-300系列双通道低噪声近红外单光子探测器 图14. APCS-1250A高速近红外单光子探测器 道(最多6个通道)等配置可选，同时，SSPD使用标准单模光纤，可由本地或远程控制，与Labview等其他软件集成方便。在运行过程中，SSPD采用低温存储杜瓦瓶或闭环冷却系统控制操作环境温度，当采用低温液氮杜瓦瓶制冷时，工作温度为4.2 K或者2 K (1、2、4通道)，采用闭环低温制冷时，工作温度为3 K。当SSPD运行时，光子吸收效应导致SSPD终端输出1mV的电压脉冲，该脉冲通过同轴电缆传递给位于控制单元内部的高频放大器，经高频放大器放大后，每一个大于50dB增益的通道产生大于0.5 V的信号，这一信号可以根据需要进一步传递到鉴别器(Discriminators)、计数器和示波器(Counter and Oscilloscope)或者其他电路。 5.3. 瑞士ID Quantique公司产品 瑞士ID Quantique公司成立于2001年，由四名日内瓦大学研究人员创办而成，原先为日内瓦大学的一部分，目前已成为独立公司，总部位于瑞士日内瓦。该公司的代表性产品为随机数生成器(Random Number Generation，简称RNG) (图16)以及ID-210高速红外单光子探测器(图17)。 ID-210是全新的高速红外单光子探测器，探测器类型为InGaAs/InP APD，光谱范围是900至1700纳米，最大触发频率为100兆赫，新增自由运转模式(free-running mode)和自由门模式(free-gating mode)。该探测器主要应用于量子光学、量子密码以及光纤测量等领域。 图15. QCL-102系列高速皮秒脉冲激光器 图16. 随机数发生器 图17. ID-210高速红外单光子探测器
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user: 6. 总结与展望 本文详细总结了近年来国际量子保密通信技术的最新发展情况，结合国内外相关的研究小组和公司，重点从量子保密通信实验、量子保密通信网络以及量子保密通信产品研究三个方面进行了深入的分析。量子保密通信实验方面，选取了六个代表性知名实验进行了总结性介绍，分析了各个实验的特点；网络方面重点对潘建伟院士所在小组的研究成果、美国巴特尔量子网络和日本东京量子网络进行了研究；产品展示方面，主要选取了国内外三大公司的相关产品进行了介绍。 21世纪是信息化、量子化和大数据的时代，保密通信技术将成为国际聚焦的制高点，而量子保密通信技术作为一种新兴的保密手段，必将会大有用武之地。
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user: 摘 要 风险决策中的框架效应(Framing Effect)是指由于对同一问题的表达方式不同，导致决策出现偏差的现象。框架效应是由Tversky和Kahneman (1981)在前景理论(Prospect Theory)的基础上提出的，是描述性决策理论反驳规范性决策理论的有力例证。近年来，对风险决策框架效应现象的研究成果颇丰，但针对框架效应内在认知机制的研究却相对贫乏。为进一步揭示风险决策中框架效应的内在机制，本研究在双加工理论的基础上，探讨了工作记忆负荷对框架效应的影响。实验采用2 (积极框架/消极框架) × 2 (无工作记忆负荷/有工作记忆负荷)两因素被试间设计，随机选取陕西师范大学自愿参加实验的80名被试，其中男生32人，女生48人，随机分配到4个小组，每组20人。结果表明：1) 框架类型主效应显著；2) 工作记忆负荷主效应不显著；3) 框架类型与工作记忆负荷之间在P = 0.05水平时交互作用显著。研究表明框架效应的产生需要较多的认知资源，倾向于分析式加工过程。 关键词 :风险决策，框架效应，工作记忆负荷，双加工