本文關(guān)鍵詞：基于偏振編碼的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振控制算法的實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：量子通信是一種以量子力學(xué)特性為依據(jù)并結(jié)合經(jīng)典通信理論的新興通信技術(shù)。量子力學(xué)的未知量子態(tài)不可克隆定理和海森堡不確定性原理保證了量子密鑰分發(fā)(Quantum Key distribution,QKD)的絕對(duì)無(wú)條件可靠性,使得基于量子密鑰分發(fā)的量子加密通信越來(lái)越成為人們研究的焦點(diǎn),量子加密通信未來(lái)的應(yīng)用前景已勢(shì)不可擋。偏振態(tài)作為量子加密通信的載體,直接影響量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)密鑰率的高低,本文重點(diǎn)研究基于偏振編碼的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的偏振控制算法的實(shí)現(xiàn)。論文首先介紹了量子力學(xué)的理論基礎(chǔ),發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景,包括量子比特,保證量子通信無(wú)條件安全性的物理理論即量子不可克隆原理和海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理,典型量子密鑰分發(fā)協(xié)議如B92協(xié)議等;引入了光偏振基礎(chǔ)理論以及偏振控制器的控制機(jī)理。其次,利用隨機(jī)偏振模色散模型,分析了偏振態(tài)在光纖中傳輸時(shí)的變化規(guī)律,研究并仿真偏振失配對(duì)系統(tǒng)密鑰率和誤碼率的重要影響。第三,基于對(duì)偏振態(tài)光學(xué)特性和常見(jiàn)偏振控制模型原理的研究,利用光偏振態(tài)的瓊斯矢量表示法和邦加球圖示法對(duì)擠壓光纖式偏振控制器進(jìn)行了建模分析,提出一種偏振控制算法,該算法利用探測(cè)器探測(cè)到的單光子計(jì)數(shù)作為反饋,改進(jìn)遺傳算法并應(yīng)用到QKD系統(tǒng)單光子偏振態(tài)的制備階段,實(shí)現(xiàn)最優(yōu)偏振態(tài)的快速定位,介紹了算法的基本工作流程和改進(jìn)方法,并對(duì)算法在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了仿真和性能分析。此外,基于QKD中的小幅度偏振失配,參考QKD中的誤碼率,利用模擬退火算法進(jìn)行調(diào)節(jié),使偏振態(tài)得到補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)QKD的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),對(duì)該算法的模型和具體流程進(jìn)行詳細(xì)闡述,并對(duì)算法在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行仿真,結(jié)果對(duì)比,找出最優(yōu)的參數(shù),仿真結(jié)果顯示,模擬退火算法可重新將偏振光調(diào)節(jié)至合適的范圍,具備比較可靠的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)能力。第四,基于偏振編碼B92協(xié)議實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)偏振控制算法在平臺(tái)中的實(shí)現(xiàn)效果進(jìn)行驗(yàn)證,證實(shí)了算法對(duì)偏振態(tài)調(diào)整的有效性和實(shí)用性。最后,對(duì)全文進(jìn)行總結(jié),并展望下一步工作。下一步工作將需要研究偏振失配對(duì)于信息安全的影響。針對(duì)實(shí)際的控制器類(lèi)型做相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證偏移量移動(dòng)期間占用的時(shí)間。選擇合適的控制參量,并且在實(shí)際偏振編碼QKD系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)各參量進(jìn)行微調(diào)以驗(yàn)證算法的應(yīng)用效果及各參量對(duì)實(shí)際偏振效果的影響。
【關(guān)鍵詞】：量子密鑰分發(fā) B92協(xié)議 偏振失準(zhǔn) 偏振控制算法
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN918.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號(hào)對(duì)照表10-11
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表11-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 量子通信概述14-15
• 1.2 量子通信的現(xiàn)狀與發(fā)展展望15-17
• 1.2.1 量子通信的現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 量子密鑰分發(fā)發(fā)展展望16-17
• 1.3 論文所做工作及章節(jié)安排17-20
• 第二章 量子力學(xué)和量子密鑰分發(fā)理論基礎(chǔ)20-34
• 2.1 量子力學(xué)基礎(chǔ)20-24
• 2.1.1 量子比特20-22
• 2.1.2 量子不可克隆原理22-23
• 2.1.3 海森堡測(cè)不準(zhǔn)定理23-24
• 2.2 量子密鑰分發(fā)協(xié)議24-27
• 2.2.1 BB84協(xié)議25-27
• 2.2.2 B92協(xié)議27
• 2.3 光的偏振態(tài)27-30
• 2.3.1 光的偏振態(tài)概述27-28
• 2.3.2 光的偏振態(tài)描述28-30
• 2.4 偏振控制器分類(lèi)30-32
• 2.4.1 方位角控制型30-31
• 2.4.2 延遲量控制型31-32
• 2.4.3 方位角-延遲量控制型32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 光纖信道中單光子偏振態(tài)的演化規(guī)律分析34-46
• 3.1 偏振態(tài)的變化規(guī)律34-40
• 3.1.1 隨機(jī)偏振模色散模型34-36
• 3.1.2 隨機(jī)偏振模色散下的量子態(tài)保真度分析36-38
• 3.1.3 偏振態(tài)的演化分析（衰減率）38-40
• 3.2 偏振失配在QKD中的影響分析40-43
• 3.2.1 基于BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)偏振失配分析40-41
• 3.2.2 基于B92協(xié)議的QKD系統(tǒng)偏振失配分析41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-46
• 第四章 B92偏振編碼系統(tǒng)中偏振控制算法研究46-64
• 4.1 基于偏振編碼的B92協(xié)議QKD實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.1.1 B92實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本組成46-48
• 4.1.2 偏振控制流程簡(jiǎn)述48
• 4.2 偏振控制模型48-51
• 4.2.1 B92協(xié)議偏振反饋量選取48-49
• 4.2.2 偏振反饋數(shù)學(xué)模型49-51
• 4.3 快速偏振調(diào)節(jié)-基于遺傳算法的偏振控制51-57
• 4.3.1 算法操作流程51-54
• 4.3.2 算法的實(shí)現(xiàn)和性能分析54-57
• 4.4 實(shí)時(shí)偏振調(diào)節(jié)—基于模擬退火算法的偏振調(diào)節(jié)57-61
• 4.4.1 算法的流程57-59
• 4.4.2 算法在偏振調(diào)節(jié)中的實(shí)現(xiàn)和分析59-61
• 4.5 偏振控制算法性能測(cè)試61-62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與建議64-66
• 5.1 總結(jié)64
• 5.2 未來(lái)工作建議64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-72
• 作者簡(jiǎn)介72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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2 胡嘉仲;王向斌;;基于誘騙態(tài)方法的量子密鑰分發(fā)[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2011年04期

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本文編號(hào)：701416