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文檔簡介
1、量子信息是量子物理與信息科學相結合而發(fā)展起來的新學科。由于引進了量子力學,它具有經典信息所無法比擬的優(yōu)勢和前景,已經引起了人們的廣泛興趣。
量子信息主要包括量子計算和量子通信兩個領域。量子計算的研究對象是量子計算機和適用于量子計算機的量子算法。量子通信主要研究量子密碼,量子隱態(tài)傳輸,以及解決遠距離量子通信的技術。量子密碼又稱量子密鑰分發(fā),它利用量子力學特性來保證通信安全性。它使通信的雙方能夠產生并分享一個隨機的,安全的密鑰
2、,來加密和解密信息。在本論文中,我們關注的是量子通信領域中的量子密鑰分發(fā)。
自1984年Bennett和Brassard提出首個量子密鑰分發(fā)協(xié)議以來,各種基于不同協(xié)議、采用不同信道的量子密鑰分發(fā)實驗已經完成。數(shù)十年間,各國政府、研究機構、公司投入了大量資源到量子保密通信的研究中,使其逐漸從實驗室初步走向了實用化。中國科學技術大學量子物理與量子信息實驗室研制的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)正是走向實用化的一次嘗試。
在本論文
3、的工作中,完成了量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的數(shù)字控制模塊的電路設計,包括基于FPGA的控制板和同步采集延時板??刂瓢迨褂霉δ軓姶箪`活的FPGA作為核心,實現(xiàn)各種復雜邏輯的同時能夠很好的控制成本??刂瓢搴蜕衔粰CPC之間采用USB通信方式,并通過自定義的背板總線同其他電子學模塊通信,完成對電子學部分的控制。同步采集延時板完成對同步光的接收甄別,和對甄別后的同步信號進行可調節(jié)的延時,提供給單光子探測器作為門控信號。板上的甄別電路可將30mV的同步信號
4、提取出來,并對其作步長100ps的延時調節(jié),延時范圍200ns,延時后的信號相對同步光的晃動在300ps。
配合數(shù)字控制模塊的電路設計,還完成了控制板FPGA的邏輯設計。FPGA的邏輯設計包括發(fā)送方邏輯、接收方邏輯和USB接口邏輯三部分,整合在同一個工程中,可使用模式選擇命令選擇相應部分工作。在發(fā)送方,邏輯主要實現(xiàn)上位機PC命令的接收解析、隨機數(shù)的獲取、同步信號的產生、激光器和模擬電壓板的控制以及數(shù)據(jù)編碼的上傳;在接收方,
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