相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)化分析.pdf

1、隨著信息科技的飛速發(fā)展，通信安全越來越受到社會各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)是基于計算的復(fù)雜程度來保證其安全性的，但是隨著近年來量子計算及量子算法的發(fā)展，尤其是關(guān)于大數(shù)因子分解的Shor算法的提出，使得這種通信系統(tǒng)很容易在沒有察覺的情況下被竊聽，其安全性能越來越無法滿足各領(lǐng)域的需求。近年來迅速發(fā)展的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，是建立在量子力學(xué)的基本原理之上，由量子不可克隆定律、測量塌縮理論和海森堡不確定原理等保證通信雙方能夠檢測到量子信道中來自第

2、三方的任何竊聽行為，從而保證了其無條件安全性。在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中通信雙方可以分享無條件安全的密鑰，在軍事和商業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，已有許多新的量子密鑰分發(fā)協(xié)議相繼被提出，其安全性證明也逐漸完善，量子密鑰分發(fā)正在朝著產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化方向發(fā)展，將會為人類的生活帶來更大的革新和飛躍。
　　在基于光纖信道的相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中，由于光束在長距離光纖傳輸過程中受到環(huán)境擾動的影響，引起光纖的折射率等因素隨機(jī)變化，使傳輸過程中

3、的激光相位和偏振發(fā)生不規(guī)則抖動，引入噪聲，限制了量子通信系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用?；谝陨蠁栴}，本文在單光子相位編碼量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中加入壓縮相位噪聲及控制偏振漂移的優(yōu)化系統(tǒng)，消除激光在長距離光纖傳輸中引入的噪聲，提高并穩(wěn)定量子通信系統(tǒng)的成碼率。具體研究內(nèi)容包括以下兩個方面：
　　第一，壓縮長距離光纖傳輸中的低頻相位噪聲。通過參考光與信號光外差拍頻檢測光纖傳輸引入的相位噪聲信號，用低通濾波器提取出其中低頻部分用于反饋，反饋信號經(jīng)PI

4、D計算以后控制相位調(diào)節(jié)執(zhí)行器，達(dá)到提前補(bǔ)償相位漂移的目的。在傳輸距離分別為25km、50km、75km時把0-20kHz范圍內(nèi)的相位噪聲壓縮到接近本底噪聲。
　　第二，實(shí)時補(bǔ)償光纖傳輸引入的偏振隨機(jī)漂移。通過單片機(jī)及數(shù)控偏振控制器對單光子偏振態(tài)進(jìn)行快速調(diào)制，利用偏振分束器的輸出光強(qiáng)變化作為監(jiān)測偏振漂移的指標(biāo)，由遺傳算法尋找全局最優(yōu)解計算出最佳調(diào)制電壓，達(dá)到對單光子偏振漂移的實(shí)時控制。在每脈沖平均光子數(shù)小于0.1的25公里單模光纖單