連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)實驗中的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、以密碼學(xué)和量子力學(xué)為基礎(chǔ)、利用物理學(xué)方法實現(xiàn)的量子密碼,由于其安全性與對竊聽的可檢測性,具有良好的安全性能和應(yīng)用前景。連續(xù)變量量子密碼利用高斯態(tài)(相干態(tài)和壓縮態(tài))作為信號載波,采用光場的正則振幅和正則相位作為信號載波的可觀測物理量,通過振幅調(diào)制和相位調(diào)制把信號加載到量子載波上,在檢測端采用平衡零差探測系統(tǒng),相對于基于單光子技術(shù)的離散變量量子密碼,設(shè)備簡單,信道容量高。因此,連續(xù)變量量子密碼的理論、實驗研究有著重要意義。我們的研究致力于連

2、續(xù)變量量子密碼的理論研究和技術(shù)實現(xiàn),已初步研制出基于連續(xù)變量的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng),本文首先簡要介紹了所研制的系統(tǒng),而后詳細探討了連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)實驗中的幾項關(guān)鍵技術(shù):1.高斯信源是連續(xù)變量量子保密通信中一個重要的組成部分,它與通信系統(tǒng)的效率、安全性等核心問題有著緊密的聯(lián)系。利用Shannon信息理論模型,本文研究了高斯信源對量子通信信道容量、量子保密通信安全性等問題的影響,分析了這些重要參數(shù)對高斯信源參數(shù)的依賴性,并確定了量子保密通信

3、系統(tǒng)的安全性條件。在此基礎(chǔ)上提出了一種高斯調(diào)制的實驗實現(xiàn)方案,利用FPGA成功實現(xiàn)了連續(xù)變量量子信號的高斯調(diào)制。2.相位調(diào)制器與振幅調(diào)制器是連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)中不可缺少的光調(diào)制器件。其驅(qū)動電路和性能監(jiān)控電路是連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)實驗的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文首先從理論上對調(diào)制器的性能進行了分析,其次以量子安全通信系統(tǒng)的硬件為平臺,設(shè)計了LiNbO3相位調(diào)制器的驅(qū)動電路和性能測試電路,同時給出了振幅調(diào)制器的性能監(jiān)控電路,在實驗上對方案的可行性