全光纖量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著因特網(wǎng)成為人類生活重要一部分，它的可靠性也變得越來越重要?；诹孔恿W(xué)基本原理——不確定性原理與單量子態(tài)不可克隆定理的量子密鑰分發(fā)在實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全通信方面具有無可比擬的優(yōu)越性，正受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。隨著量子密鑰分發(fā)相關(guān)技術(shù)的研究深入，人們期待能在工程上實(shí)現(xiàn)量子保密通信，那么保持系統(tǒng)的高穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)商用量子保密通信的必然要求。
　　 本文研究的內(nèi)容主要分為兩個(gè)部分：第一是量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析；第二部分重點(diǎn)介紹自行研制

2、的基于USB和FPGA的量子密鑰分發(fā)電子控制系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并詳細(xì)介紹了利用高速高頻模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)開發(fā)。
　　 首先介紹密碼學(xué)的概念、現(xiàn)代密碼體制的安全性和目前國(guó)際上關(guān)于量子密鑰分發(fā)技術(shù)研究的走向。接著詳細(xì)介紹量子密鑰分發(fā)的實(shí)現(xiàn)原理、主流協(xié)議及量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的最新研究成果。
　　 第三章首先闡述了影響量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，然后對(duì)采用Mach—Zehnder干涉儀和基于改進(jìn)干涉環(huán)結(jié)構(gòu)的“

3、Plug&Play”系統(tǒng)和Sagnac環(huán)系統(tǒng)采用相位編碼實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)系統(tǒng)從溫度、偏振等方面對(duì)系統(tǒng)誤碼率的影響做了分析。
　　 第四章重點(diǎn)為量子密鑰分發(fā)控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，提出實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路一種設(shè)計(jì)方案和基于USB的系統(tǒng)總控制技術(shù)。此驅(qū)動(dòng)電路滿足一定實(shí)驗(yàn)要求；輸出電壓脈沖脈寬可達(dá)10ns以下并在20ns-200ns之間實(shí)現(xiàn)可調(diào)，電壓在0.0V-20.0V之間可調(diào)，波紋峰值抖動(dòng)在百分之一以內(nèi)；從理論及實(shí)驗(yàn)上對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可

4、行性及可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證，可用于量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)研究工作中。通信雙方的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分硬件和軟件兩部分，硬件方面主要包括USB接口、FPGA主控芯片、調(diào)相和電源電壓轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字脈沖延時(shí)電路。采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA作為核心功能芯片，利用QuantusⅡ進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)、VHDL語言編程，最終將生成的PCB圖送廠家成產(chǎn)加工焊接，結(jié)果在軟件控制下能很好的運(yùn)用到量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中。
　　 第五章介紹量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的層次模型及國(guó)際上