基于量子密鑰光源與探測(cè)的部分參數(shù)優(yōu)化與器件模擬.pdf

1、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)是利用量子力學(xué)的基本原理來產(chǎn)生和發(fā)布密鑰，以解決經(jīng)典密碼學(xué)在密鑰分發(fā)方面存在的無法克服的缺陷，從而保證密鑰在發(fā)布過程中的絕對(duì)安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通信雙方所交換信息的絕密。量子密鑰分發(fā)的理論、實(shí)驗(yàn)研究是當(dāng)前非常熱門的量子信息研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要部分。 本文首先介紹了量子密鑰產(chǎn)生的歷史背景、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、理論的發(fā)展、實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)及其進(jìn)展。 理想單光子源是量子密鑰分配系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，而目前用于量子密鑰分配

2、的單光子都是激光器輸出經(jīng)過精密控制的強(qiáng)衰減技術(shù)得到的，平均光子數(shù)卻能影響單光子出現(xiàn)的概率，因此就有必要對(duì)最佳平均光子數(shù)進(jìn)行研究。在規(guī)定的系統(tǒng)及合理的假設(shè)前提下，所謂最佳平均光子數(shù)(μ)就是能使凈化密鑰傳送速率最大化的發(fā)送脈沖所含的平均光子數(shù)。在對(duì)竊聽者的能力作出正確的評(píng)估之后，利用竊聽及防護(hù)模型，并考慮使用修正后的凈化密鑰生成速率公式來研究最佳平均光子數(shù)。計(jì)算模擬結(jié)果表明，μ=1.15提供了大約10倍于μ=0.1的系統(tǒng)凈化信息互換量，卻

3、不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的安全性帶來任何不利的影響。 單光子探測(cè)器性能的好壞直接影響了量子保密通信系統(tǒng)的質(zhì)量和有效傳輸距離。如何選好探測(cè)器以及怎樣對(duì)探測(cè)器進(jìn)行評(píng)價(jià)，就成為了關(guān)鍵因素，所以本文提出，可以利用計(jì)算機(jī)模擬的方法對(duì)APD器件進(jìn)行研究，即在適當(dāng)?shù)募僭O(shè)前提下，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式并借助于MATLAB的矩陣運(yùn)算功能計(jì)算吸收漸變電荷倍增分離型雪崩光電二極管(SAGCM-APD)的電場(chǎng)分布，然后以此得出電子、空穴倍增系數(shù)，最后再利用這些系數(shù)及傳遞函數(shù)計(jì)