远程连续变量量子密钥分发的关键技术研究.pdfVIP

目 录 中 文 摘 要 I ABSTRACT III 第一章 绪论 1 1.1 量子密钥分发发展现状 1 1.2 论文内容安排 5 第二章 连续变量量子密钥分发基础知识 7 2.1 量子光学基本理论 7 2.1.1 电磁场量子化 7 2.1.2 量子不确定性原理 9 2.1.3 量子不可克隆定理 10 2.1.4 光子数态 11 2.1.5 相干态 11 2.1.6 相空间中的相干态 12 2.2 信息论基础 14 2.2.1 Shannon 熵及其应用 14 2.2.2 互信息量及其应用 15  2.2.3 冯 诺依曼熵及其特性 16 2.2.4 Holevo 边界 17 2.3 基于高斯调制的连续变量量子密钥分发方案 17 2.3.1 理论安全性分析 18 2.3.2 实际安全性分析 20 2.4 连续变量量子密钥分发的关键器件和关键技术 21 2.5 本章小结 22 第三章 不完美高斯调制对连续变量量子密钥分发系统的影响 23 3.1 研究背景 23 3.2 不完美高斯调制对系统参数估计的影响 24 3.2.1 不完美的振幅和相位调制 24 3.2.2 信道参数的评估 27 3.2.3 系统安全密钥速率的估计 28 3.3 调制器工作参数对系统的影响及校准方法 28 3.3.1 调制器工作参数 29 3.3.2 调制器工作参数的精确校准 31 3.4 本章小结 34 第四章 偏振变化对连续变量量子密钥分发系统的影响机制及高速偏振控制的实现 35 4.1 研究背景 35 4.2 偏振的基础知识 35 4.3 偏振控制器 38 4.4 偏振控制研究现状 42 4.5 积分型光探测器 42 4.6 FPGA 硬件 43 4.7 偏振态变化对系统关键参数的影响机制 44 4.8 连续变量量子密钥分发系统的偏振控制单元 45 4.9 模拟退火算法 46 4.9.1 多步长模拟退火算法 48 4.9.2 算法效果的测试 49 4.10 自适应梯度算法 51 4.11 梯度算法的测试结果 53 4.12 连续变量量子密钥分发系统的高速偏振控制实验实现 56 4.13 本章小结 58 第五章 连续变量纠缠态光场高保真度量子频率变换实验研究 59 5.1 研究背景 59 5.2 量子态频率上转换的理论基础 60 5.3 纠缠态量子频率上转换的实验实现 62 5.3.1 频率上转换的实验装置 62 5.3.2 实验结果和讨论 63 5.4 本章小结 67 第六章 总结和展望 69 参考文献 71 攻读学位期间取得的研究成果 83 致 谢