量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信融合的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學(xué)原理具有無條件安全性。自從1984年被提出以來，QKD經(jīng)歷了快速的發(fā)展，從點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)驗(yàn)到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。由于QKD信號光強(qiáng)度十分弱，以往的實(shí)驗(yàn)中一般都需要一根專門的光纖用于量子信號傳輸。為了降低光纖資源成本，QKD與經(jīng)典光通信的融合迫在眉睫。
　　本論文主要內(nèi)容是研究QKD與經(jīng)典光通信的波分復(fù)用，報(bào)道了本人參與和負(fù)責(zé)的一系列波分復(fù)用的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。通過采用多級帶阻濾波技術(shù)，我們對量子信道、同步信道和經(jīng)典信道實(shí)

2、現(xiàn)了足夠高的隔離度，提出的波分復(fù)用方案實(shí)現(xiàn)了QKD與基于FP激光光源雙向通信的融合，傳輸距離達(dá)到45km。通過波長選擇和光譜與時(shí)域?yàn)V波，我們實(shí)現(xiàn)了共享一根光纖傳輸?shù)腝KD和Terabit/s經(jīng)典相干光通信，光纖距離最遠(yuǎn)達(dá)到80km。我們的驗(yàn)證提供了QKD共享光纖主干鏈路的可行性，為拓展QKD的應(yīng)用前進(jìn)了一大步。通過適當(dāng)降低經(jīng)典光的發(fā)光功率，QKD可以融合到GPON網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)的GPON用戶數(shù)最多達(dá)到64，從而可以為普通用戶以低成本提供高

3、安全性的加密應(yīng)用。
　　另外，本論文還報(bào)道了利用公鑰算法為QKD提供認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)演示，我們通過FPGA邏輯構(gòu)建了TCP/IP通信網(wǎng)口，用以在QKD系統(tǒng)和位于上位機(jī)的彩虹認(rèn)證算法之間交互認(rèn)證數(shù)據(jù)和認(rèn)證結(jié)果。通過發(fā)展兩個獨(dú)立激光源的干涉技術(shù)和上轉(zhuǎn)換單光子探測技術(shù)，我們完整驗(yàn)證了測量設(shè)備無關(guān)的QKD協(xié)議，它可以抵抗所有針對探測的攻擊策略，經(jīng)過50km光纖鏈路，我們的系統(tǒng)總共產(chǎn)生了25kbit安全密鑰，這是基于實(shí)際器件實(shí)現(xiàn)無條件安全通信的里