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現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 量子密鑰分發(fā) B92協(xié)議 偏振失準 偏振控制算法

【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)的絕對無條件可靠性,使得基于量子密鑰分發(fā)的量子加密通信越來越成為人們研究的焦點,量子加密通信未來的應(yīng)用前景已勢不可擋。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,保證量子通信無條件安全性的物理理論即量子不可克隆原理和海森堡測不準原理,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理。其次,利用隨機偏振模色散模型,分析了偏振態(tài)在光纖中傳輸時的變化規(guī)律,研究并仿真偏振失配對系統(tǒng)密鑰率和誤碼率的重要影響。第三,基于對偏振態(tài)光學(xué)特性和常見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擠壓光纖式偏振控制器進行了建模分析,提出一種偏振控制算法,該算法利用探測器探測到的單光子計數(shù)作為反饋,改進遺傳算法并應(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方法,并對算法在系統(tǒng)中的實現(xiàn)進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行調(diào)節(jié),使偏振態(tài)得到補償,實現(xiàn)QKD的實時調(diào)節(jié),對該算法的模型和具體流程進行詳細闡述,并對算法在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用中的各個參數(shù)進行仿真,結(jié)果對比,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,具備比較可靠的實時調(diào)節(jié)能力。第四,基于偏振編碼B92協(xié)議實驗平臺,對偏振控制算法在平臺中的實現(xiàn)效果進行驗證,證實了算法對偏振態(tài)調(diào)整的有效性和實用性。最后,對全文進行總結(jié),并展望下一步工作。下一步工作將需要研究偏振失配對于信息安全的影響。針對實際的控制器類型做相關(guān)實驗驗證偏移量移動期間占用的時間。選擇合適的控制參量,并且在實際偏振編碼QKD系統(tǒng)運行中對各參量進行微調(diào)以驗證算法的應(yīng)用效果及各參量對實際偏振效果的影響。
【關(guān)鍵詞】：量子密鑰分發(fā) B92協(xié)議 偏振失準 偏振控制算法
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN918.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號對照表10-11
• 縮略語對照表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 海森堡測不準定理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 隨機偏振模色散模型34-36
• 3.1.2 隨機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實驗系統(tǒng)實現(xiàn)46-48
• 4.1.1 B92實驗系統(tǒng)的基本組成46-48
• 4.1.2 偏振控制流程簡述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 算法的實現(xiàn)和性能分析54-57
• 4.4 實時偏振調(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)中的實現(xiàn)和分析59-61
• 4.5 偏振控制算法性能測試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 未來工作建議64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-72
• 作者簡介72-73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：701416