【摘要】：隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展和全球通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的日益完善,人們對信息的獲得變得極為便捷。與此同時,也給人們的生活帶來了困擾,信息化時代的網(wǎng)絡通信安全問題也變得愈加突出。量子密碼學是密碼學和量子力學的結(jié)合,其獨特的優(yōu)勢受到了各國研究人員和政府的關(guān)注。它是以量子態(tài)作為編碼信息的載體,采用一次一密的密碼體制,使得合法通信雙方的信息具有無條件安全性。第一個量子密鑰分發(fā)協(xié)議(QKD)是由Bennett和Brassard聯(lián)合提出的,即BB84協(xié)議,之后量子密鑰分發(fā)協(xié)議成為世界范圍內(nèi)的研究熱點之一�，F(xiàn)階段離散變量量子密鑰分發(fā)(DVQKD)在理論和實驗上得到了快速發(fā)展,目前以光纖作為量子信道的量子密鑰分發(fā)發(fā)展成熟。連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)是以量子化光頻電磁場的正交分量作為信息載體,采用平衡零拍(或差拍)探測方法的一種協(xié)議,具有測量設備高效、低成本、潛在密鑰率高、與現(xiàn)有的經(jīng)典光纖通信網(wǎng)絡相兼容等優(yōu)點,受到了研究人員的廣泛關(guān)注。在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議中,可以用相干態(tài)、壓縮態(tài)、糾纏態(tài)等高斯態(tài)作為光源,其中糾纏態(tài)作為光源的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng),具有抗額外噪聲能力強,系統(tǒng)性能優(yōu)的特點。為了實現(xiàn)長距離的糾纏態(tài)連續(xù)變量量子密鑰分發(fā),制備光通信波段的高性能連續(xù)變量糾纏源是需要解決的關(guān)鍵因素之一。本論文主要從高緊湊度和高穩(wěn)定度的糾纏源制備和基于糾纏態(tài)的連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)實驗系統(tǒng)兩個方面開展研究工作。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:1.理論和實驗分析了種子光從非簡并光學參量放大器(NOPA)腔的高反鏡注入和輸出耦合鏡注入兩種情況下,系統(tǒng)的經(jīng)典特性和量子特性,得到種子光從輸出耦合鏡注入時會讓系統(tǒng)更穩(wěn)定的結(jié)論。即使注入閑置光/信號光比例達0.7,仍然能輸出高糾纏度的下轉(zhuǎn)換光束,而無須考慮種子光與泵浦光相對相位的鎖定精度。為制備高度集成化和長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的連續(xù)變量糾纏源系統(tǒng)提供了一種有效的方案。2.通過提高NOPA腔的逃逸效率、光路的傳輸效率、光電探測器的量子效率、NOPA腔長和相對相位的鎖定精度,降低晶體熱效應、探測器電子學噪聲等一系列措施,改進和優(yōu)化了實驗系統(tǒng),將系統(tǒng)糾纏度從3.3dB提高到6dB。3.提出并在實驗上實現(xiàn)了一種高斯調(diào)制連續(xù)變量量子糾纏態(tài)方案。通過將信號種子光高斯調(diào)制后,注入到NOPA腔中進行參量放大,從而制備出高斯調(diào)制連續(xù)變量量子糾纏態(tài)光場。與以往方案相比,該方案有效地簡化了高斯調(diào)制糾纏源裝置,為高斯調(diào)制糾纏態(tài)連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議提供了一種簡單有效的裝置。4.研究了在以光纖信道的長距離CVQKD系統(tǒng)中,去極化導聲布里淵散射(GAWBS)產(chǎn)生額外噪聲的機制和抑制該噪聲的解決方案。由于去極化GAWBS,本地振蕩光會有部分光子泄露到信號光路中產(chǎn)生額外噪聲,詳細理論分析了該噪聲的頻譜分布和相應的散射效率,并在實驗上得到了驗證。為了有效抑制該噪聲,理論分析了時分復用方案中脈沖光的消光比下限。這一研究對于高速(GHz)連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的設計具有重要參考意義。5.設計和搭建了糾纏態(tài)的長距離連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng),實現(xiàn)了基于光纖信道的50km量子密鑰分發(fā)。理論分析計算了混合EPR糾纏態(tài)在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全密鑰率,研究了該系統(tǒng)的額外噪聲來源,包括光纖傳輸中的GAWBS噪聲和相位鎖定精度引入的額外噪聲,保證了通信系統(tǒng)可以長期穩(wěn)定運行。
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O413;TN918.4
【圖文】：

量子密碼學密碼學是研究如何保證信息安全的一門學科，它與信息論、計算機科學、數(shù)學

不同比例閑置光/信號光注入對光學參量放大器制備連續(xù)變量糾纏態(tài)是從輸出耦合鏡注入，透射率為T ( T 1)，輸入輸2 (1/ 2 ) , ( 1, 2)j j j j T，0 為腔往返時間。假設系統(tǒng)為理想情況，輸出222 2 2/ / 2 4 / / Re[2 e / ], , jil j l j l j lj l

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鐘先鋒;湯煜;金標;吳騰;李鳳芝;劉尉悅;;星地量子密鑰分發(fā)中的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方法[J];計算機工程;2017年04期

2 ;星地量子密鑰分發(fā)獲得成功[J];光電工程;2017年09期

3 ;量子通信技術(shù)首次實現(xiàn)白天遠距量子密鑰分發(fā)[J];科學24小時;2017年09期

4 陳暉;徐兵杰;;誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的隱蔽欺騙方法[J];中國電子科學研究院學報;2013年05期

5 陳曉峰;;基于糾纏交換的具有雙向認證的多方量子密鑰分發(fā)[J];韶關(guān)學院學報;2016年10期

6 劉維琪;彭進業(yè);黃鵬;曾貴華;;連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)研究進展[J];信息安全研究;2017年01期

7 趙峰;;誘惑態(tài)下相位差分量子密鑰分發(fā)效率分析[J];量子電子學報;2009年04期

8 傅明星;;路徑攻擊對量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡安全性的影響[J];量子電子學報;2008年05期

9 馬家駿;石z閹

本文編號：2721061