全光纤远程量子保密通信实验系统

论文题目: 全光纤远程量子保密通信实验系统

论文类型: 硕士论文

论文专业: 光学

作者: 赵环

导师: 黄洪斌,吴令安

关键词: 量子密钥分发,协议,干涉仪,环路,单光子探测器,偏振控制,相位调制器

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 量子密钥分发是利用量子力学的基本原理来产生和发布密钥,以解决经典密码学在密钥分发方面存在的无法克服的缺陷,从而保证密钥在发布过程中的绝对安全,进而实现通信双方所交换信息的绝密。量子密钥分发的理论、实验研究是当前非常热门的量子信息研究领域中的一个重要部分。本文报道了我们研究小组致力于量子密钥分发技术的理论研究以及在光纤系统上实现的具体工作。在理论研究方面,我们提出了一个基于Mach-Zehnder干涉仪和Sagnac环路的新型全光纤量子密钥分发实验方案,并详细讨论了光纤量子信道中的偏振控制。我们的方案结合了以往多种光纤量子信道的优势,能够自动补偿光纤中的双折射效应以及在传送过程中与偏振有关的损耗,保证了系统的抗干扰能力。在实验方面,我们初步实现了基于上述方案的长距离量子密钥分发。在工作波长1310nm,传输频率500KHz,通讯距离25km的实验条件下,获得了99.4%以上的单光子干涉对比度,系统保持了长期的稳定性,说明该系统可以实现高速率、长效稳定、低误码率的量子保密通信实验。实验系统中的大部分模块为实验小组自制,包括相位调制器的驱动、单光子探测器以及数据采集处理系统等。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 密码学的基本概念

1.2 经典密码学的发展及一般机制

1.2.1 经典密码学的发展史

1.2.2 经典密码体系的要求

1.2.3 经典密码体制的分析

1.3 量子密钥体制的出现

第二章量子保密通信的基本原理和研究进展

2.1 单量子不可克隆定理

2.2 三种主要的量子密钥分发协议简介

2.2.1 BB84 协议

2.2.2 B92 协议

2.2.3 相关粒子协议

2.3 量子密钥分发的进展

2.3.1 量子密码系统的理论发展

2.3.2 量子密钥分发的实验发展

2.3.3 量子密码技术与网络相结合

小结

第三章单光子源和单光子探测器

3.1 单光子源

3.2 单光子探测器

3.2.1 单光子计数技术

3.2.2 基于雪崩光电二极管的单光子探测

3.2.3 实用化铟镓砷雪崩二极管（InGaAs-APD）单光子探测器

小结

第四章基于单光子干涉仪的全光纤量子信道

4.1 常规光纤干涉仪

4.2 量子密钥分发实验系统中的干涉仪的基本模型

4.3 相位编码量子密钥分发常用光纤量子信道

4.4 ‘Mach-Zehnder & Sagnac’型全光纤量子信道

小结

第五章全光纤量子信道中的偏振控制

5.1 光纤圈型偏振控制器的原理

5.2 全光纤偏振控制系统

5.2.1 光纤偏振态检测

5.2.2 光纤偏振态的调节

5.3 全光纤量子信道中的偏振控制

小结

第六章铌酸锂（LiN603）电光晶体相位调制器

6.1 电光效应相位调制器原理

6.2 相位调制器的驱动

小结

第七章全光纤远程量子密钥分发实验系统

7.1 光纤相位干涉实验

7.1.1 Sagnac 光纤环路中的相位干涉

7.1.2 “Plug & Play”往返式光纤路径中的相位干涉

7.2 ‘Mach-Zehnder & Sagnac’型量子保密通信实验系统

小结

结论

参考文献

致谢

发表文章

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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全光纤远程量子保密通信实验系统

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