本文關(guān)鍵詞：相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)化分析

  更多相關(guān)文章： 量子密鑰分發(fā) 相位編碼 單模光纖 相位噪聲 偏振漂移

【摘要】：隨著信息科技的飛速發(fā)展,通信安全越來(lái)越受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)是基于計(jì)算的復(fù)雜程度來(lái)保證其安全性的,但是隨著近年來(lái)量子計(jì)算及量子算法的發(fā)展,尤其是關(guān)于大數(shù)因子分解的Shor算法的提出,使得這種通信系統(tǒng)很容易在沒(méi)有察覺(jué)的情況下被竊聽(tīng),其安全性能越來(lái)越無(wú)法滿足各領(lǐng)域的需求。近年來(lái)迅速發(fā)展的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng),是建立在量子力學(xué)的基本原理之上,由量子不可克隆定律、測(cè)量塌縮理論和海森堡不確定原理等保證通信雙方能夠檢測(cè)到量子信道中來(lái)自第三方的任何竊聽(tīng)行為,從而保證了其無(wú)條件安全性。在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中通信雙方可以分享無(wú)條件安全的密鑰,在軍事和商業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,已有許多新的量子密鑰分發(fā)協(xié)議相繼被提出,其安全性證明也逐漸完善,量子密鑰分發(fā)正在朝著產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化方向發(fā)展,將會(huì)為人類的生活帶來(lái)更大的革新和飛躍。在基于光纖信道的相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中,由于光束在長(zhǎng)距離光纖傳輸過(guò)程中受到環(huán)境擾動(dòng)的影響,引起光纖的折射率等因素隨機(jī)變化,使傳輸過(guò)程中的激光相位和偏振發(fā)生不規(guī)則抖動(dòng),引入噪聲,限制了量子通信系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用�；谝陨蠁�(wèn)題,本文在單光子相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中加入壓縮相位噪聲及控制偏振漂移的優(yōu)化系統(tǒng),消除激光在長(zhǎng)距離光纖傳輸中引入的噪聲,提高并穩(wěn)定量子通信系統(tǒng)的成碼率。具體研究?jī)?nèi)容包括以下兩個(gè)方面：第一,壓縮長(zhǎng)距離光纖傳輸中的低頻相位噪聲。通過(guò)參考光與信號(hào)光外差拍頻檢測(cè)光纖傳輸引入的相位噪聲信號(hào),用低通濾波器提取出其中低頻部分用于反饋,反饋信號(hào)經(jīng)PID計(jì)算以后控制相位調(diào)節(jié)執(zhí)行器,達(dá)到提前補(bǔ)償相位漂移的目的。在傳輸距離分別為25km、50km、75km時(shí)把0-20kHz范圍內(nèi)的相位噪聲壓縮到接近本底噪聲。第二,實(shí)時(shí)補(bǔ)償光纖傳輸引入的偏振隨機(jī)漂移。通過(guò)單片機(jī)及數(shù)控偏振控制器對(duì)單光子偏振態(tài)進(jìn)行快速調(diào)制,利用偏振分束器的輸出光強(qiáng)變化作為監(jiān)測(cè)偏振漂移的指標(biāo),由遺傳算法尋找全局最優(yōu)解計(jì)算出最佳調(diào)制電壓,達(dá)到對(duì)單光子偏振漂移的實(shí)時(shí)控制。在每脈沖平均光子數(shù)小于0.1的25公里單模光纖單光子相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中,將信號(hào)光偏振優(yōu)化到最佳值,并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)這兩方面的優(yōu)化,降低了光纖傳輸中引入的噪聲,25km光纖通信系統(tǒng)的密鑰分發(fā)率達(dá)到1.3kbps,提高了基于相位編碼單光子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及成碼率。
【關(guān)鍵詞】：量子密鑰分發(fā) 相位編碼 單模光纖 相位噪聲 偏振漂移
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O413;TN918.4
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 量子密鑰分發(fā)概述12-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)15-18
• 第二章 基于相位干涉的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)18-26
• 2.1 等臂M-Z干涉儀相位編碼系統(tǒng)18-20
• 2.2 雙不等臂M-Z干涉儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)20-21
• 2.3 即插即用系統(tǒng)21-22
• 2.4 差分相移系統(tǒng)22-23
• 2.5 單光子邊帶干涉系統(tǒng)23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-26
• 第三章 低頻相位噪聲的壓縮優(yōu)化26-36
• 3.1 相位噪聲的描述26-27
• 3.2 相位噪聲壓縮的原理27-29
• 3.2.1 相位噪聲的補(bǔ)償27-29
• 3.2.2 外插拍頻法檢測(cè)相位噪聲29
• 3.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)29-31
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果31-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 偏振漂移的實(shí)時(shí)控制優(yōu)化36-50
• 4.1 光偏振態(tài)的數(shù)學(xué)描述36-40
• 4.1.1 偏振態(tài)的三角函數(shù)表示36-37
• 4.1.2 偏振態(tài)的瓊斯矢量表示37-38
• 4.1.3 偏振態(tài)的斯托克斯矢量表示38
• 4.1.4 偏振態(tài)的邦加球表示38-39
• 4.1.5 擠壓光纖的雙折射效應(yīng)39-40
• 4.2 偏振控制器40-41
• 4.2.1 方位角型偏振控制器40
• 4.2.2 延遲量型偏振控制器40-41
• 4.2.3 延遲量-方位角型偏振控制器41
• 4.3 光纖通信系統(tǒng)中偏振補(bǔ)償方法41-43
• 4.3.1 雙向往返光路偏振自補(bǔ)償法42
• 4.3.2 中斷式偏振補(bǔ)償法42
• 4.3.3 時(shí)分多路復(fù)用偏振補(bǔ)償法42
• 4.3.4 波分多路復(fù)用偏振補(bǔ)償法42-43
• 4.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)43-48
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置43-44
• 4.4.2 遺傳算法44-46
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第五章 單光子邊帶相位編碼QKD系統(tǒng)測(cè)試50-56
• 5.1 實(shí)驗(yàn)裝置及原理50-53
• 5.2 安全性分析53-54
• 5.3 測(cè)試步驟54-55
• 5.4 測(cè)試結(jié)果55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果62-63
• 致謝63-64
• 個(gè)人簡(jiǎn)況及聯(lián)系方式64-65
• 承諾書(shū)65-66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李偉文,章獻(xiàn)民,陳抗生,鄒英寅;基于模擬退火算法的偏振控制器波片相移特性研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

2 龔巖棟,陳根祥,簡(jiǎn)水生;偏振控制器的研究和現(xiàn)狀[J];光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù);1995年03期

，

本文編號(hào)：862618