基于相干態(tài)光量子系統(tǒng)的偏振調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、量子密碼術(shù)和量子保密通信是量子信息領(lǐng)域的兩個重要的發(fā)展方向。其中，量子保密通信的發(fā)展對于整個研究領(lǐng)域更具有實際意義。以經(jīng)典信息理論和量子力學基本原理相結(jié)合的理論基礎(chǔ)，量子保密通信系統(tǒng)從根本上為未來的信息保護提供了更加有效的方法。其無條件的安全性是經(jīng)典信息系統(tǒng)所無法比擬的。同時，量子計算機的發(fā)展帶給經(jīng)典通信系統(tǒng)安全性的巨大沖擊更加促進了量子保密通信的研究與技術(shù)實現(xiàn)。而端到端量子通信系統(tǒng)的架構(gòu)是量子通信網(wǎng)絡(luò)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。所以，對量子信號的

2、產(chǎn)生、傳輸和檢測技術(shù)以及量子比特的制備技術(shù)等的研究就成為架構(gòu)端到端量子系統(tǒng)的關(guān)鍵。 本文致力于對量子保密通信系統(tǒng)的理論研究和技術(shù)實現(xiàn)，提出了一套基于相干態(tài)光偏振調(diào)制的量子保密通信方案，并通過實驗驗證了該方案的可行性和安全性。此方案以光的雙模相干態(tài)中的非相干態(tài)量子噪聲作為數(shù)據(jù)的加密機制，易于產(chǎn)生和檢測，可抗衰減，適合大量數(shù)據(jù)的遠程傳輸，完全克服了單光子量子通信系統(tǒng)的實現(xiàn)困難和傳輸距離短的缺點。同時，其雙模相干態(tài)測量的不確定性又很好

3、的保證了該通信系統(tǒng)的安全性，有效地遏制了單純的密文攻擊。同時，實驗結(jié)果也展示了該系統(tǒng)在安全性和誤碼率上的優(yōu)越性能。 另外，本文又以此通信系統(tǒng)為平臺進行了量子信號偏振調(diào)制解調(diào)器的模塊化設(shè)計，且在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一套新型的測量其工作性能的監(jiān)控系統(tǒng)。該偏振調(diào)制解調(diào)器是基于光纖通信中的常用器件——動態(tài)偏振控制器（DPC）而設(shè)計的。設(shè)計中，采用嵌入式ARM控制器通過自制的驅(qū)動模塊驅(qū)動DPC，并且同時監(jiān)控DPC的半波電壓，將其變化曲線直觀顯示