量子保密通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、本文工作致力于量子保密通信技術(shù)初步實(shí)用化的研究,目標(biāo)是探索量子密鑰分發(fā)的新方案與新技術(shù),并完成長距離長期穩(wěn)定的光纖型量子密鑰分發(fā)系統(tǒng).在量子密鑰分發(fā)方案研究方面,本文主要著力于提高保密通信的穩(wěn)定性和成碼率.因而首先提出了基于Sagnac干涉儀的量子保密通信方案.是目前為數(shù)不多的利用雙向自動(dòng)補(bǔ)償而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定傳輸密鑰的長距離保密通信方案之一.本論文還提出了法拉第反射鏡與相位差分方案結(jié)合("Plug&Play"+DSP)的量子密鑰分發(fā)方案.該方

2、案通過相位調(diào)節(jié)伺服系統(tǒng)和往復(fù)光路補(bǔ)償技術(shù),能夠有效地克服單光子單向傳輸過程中的相位抖動(dòng)和偏振模式色散(PMD)等問題,具有高穩(wěn)定性;并結(jié)合Yamamoto等人提出的相位差分編碼方法,能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)2/3的密鑰成碼率.圍繞量子保密通信系統(tǒng)的研究,本文發(fā)展了一系列關(guān)鍵性的技術(shù).在單光子探測(cè)方面,提出了多種單光子探測(cè)的技術(shù)方案.為解決相位差分編碼方案中時(shí)間信息檢測(cè)的問題,提出了一種基于多重探測(cè)門(multi-gate)的單光子時(shí)序檢測(cè)器(Tim

3、e discriminator).在單光子干涉和單光子操控的研究中,提出并實(shí)現(xiàn)了基于光纖Sagnac干涉儀的長距離單光子干涉和單光子路由實(shí)驗(yàn).還發(fā)展了偏振量子隨機(jī)源技術(shù),首次將USB2.0數(shù)據(jù)接口應(yīng)用于高速光量子真隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器,實(shí)現(xiàn)了"即插即用"的功能.最后,研制完成了50.6公里通信光纖中的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng).該系統(tǒng)采用了精確電子學(xué)同步觸發(fā)和偏振無關(guān)的相位調(diào)制技術(shù),并應(yīng)用自行研制的高靈敏單光子探測(cè)儀,準(zhǔn)單光子脈沖平均光子數(shù)小于0.1,