实用化取量子通信系统及其关键技术的研究.doc

实用化量子通信系统及其关键技术的研究 【摘要】：量子通信是量子力学和经典通信的交叉学科,有着传统通信方式所不具备的绝对安全特性。在国防军事、金融贸易、政治外交等领域有着重大的应用价值和发展前景。本文所介绍的研究工作以实用化量子通信系统为目标,提出了一些具有创新性和实用性的量子密钥分发方案,并在解决某些关键技术问题的基础上,完成了具有实用化雏形的量子通信样机。论文主要内容如下：由于光纤中的偏振随机抖动,偏振编码的量子密钥分发方案一直不被看好。本文借鉴经典光通信中偏振控制的思想,提出了利用光子计数分析单光子偏振态,然后通过压电陶瓷挤压光纤调节偏振的方法。最终实现了单光子水平下的偏振控制,并完成了长时间稳定的量子密钥分发实验。在此基础之上,进一步提出一种实时偏振控制方法,利用时分复用技术将参考光和信号光在时域上分开,并通过单光子探测器不同的门延迟对两者分别探测,通过对参考光的控制,可以实现对单光子信号的实时偏振监控,最后成功的完成了长时间稳定的实时量子密钥分发实验。通过这种方法可以保持量子密钥分发无中断的进行,有效的提高了成码效率,进一步提升了偏振编码方案的应用价值。提出了一种实验上可行的经典编码和量子通信相结合的量子直传方案,通过将明文进行经典编码并随机添加冗余进行混合,可以实现明文在量子信道中安全的传递。最后在相位编码系统中完成了量子直传的实验演示。为推进量子通信的实用化进程,我们研制了适用于量子通信系统并且性能优良的窄脉冲准单光子源和单光子探测器。在此基础上设计和开发了工作稳定的”Plug-Play”量子密钥分发样机和量子必威体育官网网址电话系统。其中量子必威体育官网网址电话借助FPGA平台完成了高效率高集成度的量子通信,实现了绝对安全的语音信息交换,这套系统为量子必威体育官网网址术和各种通信方式的结合提供了一种有效的模型架构,具有了实用化的雏形。【关键词】：量子必威体育官网网址通信量子直传实用化量子通信系统 【学位授予单位】：华东师范大学 【学位级别】：博士 【学位授予年份】：2010 【分类号】：TN918.1;O413.1 【目录】：摘要6-8Abstract8-12第一章绪论12-181.1密码学简介12-141.2量子密码学简介14-161.3论文结构安排16-18第二章量子通信简介18-302.1量子通信的基本原理和概念18-202.1.1量子态叠加原理和量子比特18-192.1.2量子不可克隆原理和测不准原理19-202.2量子通信的实现手段20-252.2.1信息载体20-232.2.2编码方式23-242.2.3传输手段24-252.3量子密钥分发协议25-302.3.1BB84协议25-262.3.2B92协议26-282.3.3EPR方案28-30第三章单光子偏振控制技术和偏振稳定的量子通信系统30-443.1偏振控制的方法30-323.2偏振控制下的BB84协议量子密钥分发实验32-393.3系统电子学构造和程序设计39-423.4结论和讨论42-44第四章基于时分复用的实时稳定的量子通信系统44-564.1实时偏振控制系统的意义和方法44-504.1.1实时偏振控制系统的意义444.1.2基于WDM技术的实时偏振控制方法44-464.1.3基于TDM技术的实时偏振控制方法46-504.2基于时分复用的实时稳定的量子密钥分发实验50-524.3结论和讨论52-56第五章量子直传演示系统56-665.1量子直传的概念和意义56-575.2一种和经典信息学结合的量子直传方案57-625.2.1线性分组码57-595.2.2运用经典纠错码的量子直传方案59-625.3”Plug-Play”系统中的量子直传演示实验62-645.4结论和讨论64-66第六章实用化量子通信样机及其关键器件的研制66-926.1量子通信系统的实用化进程和前景66-686.2量子通信系统的关键器件和技术68-796.2.1单光子探测器69-746.2.2准单光子源74-796.3”Plug-Play”量子密钥分发样机79-856.4基于FPGA的量子必威体育官网网址电话85-92第七章总结和展望92-947.1工作总结92-937.2展望93-94参考文献94-104博士期间科研成果104-105致谢105 本论文购买请联系页眉网站。 下面是“十个小故事大道理”不需要的朋友可以下载后编辑删除！！！谢谢！！！ 小故事1、《扁鹊的医术》 　　魏文王问名医扁鹊说：“你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位最好呢? 　　扁鹊答：“长兄最好，中兄次之，我最差。 　　文王再问：“那么为什么你最出名呢? 　　扁鹊答：“长兄治病，是治病于病情发作之前。由于一般人不知道他事先能铲除病因，所以他的名气无法传出去;中兄治病，是治病于病情初起时。一般人以为他只 能治轻微的小病，所以他的名气只及本乡里。而我