連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)的光路設計與方案研究.pdf

1、量子密碼通信作為一門新興學科,一面世就開始受到人們的矚目。它結(jié)合了經(jīng)典密碼學與量子物理學,從物理層面詮釋了安全性的定義,并為密碼學科和通信學科的研究帶來了新活力。從未來的發(fā)展趨勢來看,量子保密通信無論是在軍事領域還是金融領域,都具有巨大的應用前景和商業(yè)價值。因此,研究量子保密通信是非常有意義的。
　　連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)作為量子密碼通信的一種重要的實現(xiàn)方式,具有密鑰生成率高,實現(xiàn)成本低、部署方便等于優(yōu)點。尤其是具有能夠與現(xiàn)有光網(wǎng)絡

2、進行融合的能力,可以保證傳輸?shù)牧孔有盘柌槐唤?jīng)典光信號破壞。因此,連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)是未來量子保密通信的發(fā)展趨勢。
　　本文圍繞連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的光路設計以及改進方案,主要完成了以下幾個方面的研究:
　　1.設計并完成了一套全光纖的連續(xù)變量量子分發(fā)的光路系統(tǒng)。本文對CV-QKD光路設計的原理進行了詳細的闡述,包括器件的結(jié)構(gòu)和偏振態(tài)的控制。所設計的光路系統(tǒng)采用保偏光纖和單模光纖的混合結(jié)構(gòu),并進行了小型化封裝和系統(tǒng)集成,

3、具有良好的穩(wěn)定性。隨后本文對光路系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)進行了實驗測定,并對系統(tǒng)的整體性能進行了評估。
　　2.研究連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文首先分析了實際CV-QKD系統(tǒng)中影響長時間穩(wěn)定性的主要因素。包括了光源部分的功率以及偏置電壓抖動所造成的影響。隨后針對光纖CV-QKD中存在的偏振漂移現(xiàn)象,本文詳細地分析了其產(chǎn)生的原因,并提出了一種新的偏振補償方案。最后通過實驗對其進行驗證,證實了該偏振補償方案確實有著很好的實時補償效果

4、。
　　3.提出了一般化的離散調(diào)制連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議。本文首先研究了使用N個相干態(tài)進行離散調(diào)制的CV-QKD協(xié)議,并且分析了其在有損有噪信道下的安全性,給出了八態(tài)調(diào)制的最優(yōu)性結(jié)論。隨后我們又使用非確定性無噪放大器對原協(xié)議進行了改進。數(shù)值結(jié)果表明采用無噪放大器之后,其安全傳輸距離可以得道明顯的提高。
　　4.提出一種新的多通道并行連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)方案,該方案使用微波光子學中的子載波復用技術(shù),將N路相互獨立的量子信號復