連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的光路設(shè)計(jì)與方案研究.pdf

1、量子密碼通信作為一門新興學(xué)科,一面世就開始受到人們的矚目。它結(jié)合了經(jīng)典密碼學(xué)與量子物理學(xué),從物理層面詮釋了安全性的定義,并為密碼學(xué)科和通信學(xué)科的研究帶來了新活力。從未來的發(fā)展趨勢(shì)來看,量子保密通信無論是在軍事領(lǐng)域還是金融領(lǐng)域,都具有巨大的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。因此,研究量子保密通信是非常有意義的。
　　連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)作為量子密碼通信的一種重要的實(shí)現(xiàn)方式,具有密鑰生成率高,實(shí)現(xiàn)成本低、部署方便等于優(yōu)點(diǎn)。尤其是具有能夠與現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)

2、進(jìn)行融合的能力,可以保證傳輸?shù)牧孔有盘?hào)不被經(jīng)典光信號(hào)破壞。因此,連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)是未來量子保密通信的發(fā)展趨勢(shì)。
　　本文圍繞連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的光路設(shè)計(jì)以及改進(jìn)方案,主要完成了以下幾個(gè)方面的研究:
　　1.設(shè)計(jì)并完成了一套全光纖的連續(xù)變量量子分發(fā)的光路系統(tǒng)。本文對(duì)CV-QKD光路設(shè)計(jì)的原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,包括器件的結(jié)構(gòu)和偏振態(tài)的控制。所設(shè)計(jì)的光路系統(tǒng)采用保偏光纖和單模光纖的混合結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了小型化封裝和系統(tǒng)集成,

3、具有良好的穩(wěn)定性。隨后本文對(duì)光路系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定,并對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行了評(píng)估。
　　2.研究連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文首先分析了實(shí)際CV-QKD系統(tǒng)中影響長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性的主要因素。包括了光源部分的功率以及偏置電壓抖動(dòng)所造成的影響。隨后針對(duì)光纖CV-QKD中存在的偏振漂移現(xiàn)象,本文詳細(xì)地分析了其產(chǎn)生的原因,并提出了一種新的偏振補(bǔ)償方案。最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證,證實(shí)了該偏振補(bǔ)償方案確實(shí)有著很好的實(shí)時(shí)補(bǔ)償效果

4、。
　　3.提出了一般化的離散調(diào)制連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議。本文首先研究了使用N個(gè)相干態(tài)進(jìn)行離散調(diào)制的CV-QKD協(xié)議,并且分析了其在有損有噪信道下的安全性,給出了八態(tài)調(diào)制的最優(yōu)性結(jié)論。隨后我們又使用非確定性無噪放大器對(duì)原協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)。數(shù)值結(jié)果表明采用無噪放大器之后,其安全傳輸距離可以得道明顯的提高。
　　4.提出一種新的多通道并行連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方案,該方案使用微波光子學(xué)中的子載波復(fù)用技術(shù),將N路相互獨(dú)立的量子信號(hào)復(fù)