量子密鑰分發(fā)與經典光通信融合的實驗研究.pdf

1、量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學原理具有無條件安全性。自從1984年被提出以來，QKD經歷了快速的發(fā)展，從點對點實驗到網絡應用。由于QKD信號光強度十分弱，以往的實驗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與經典光通信的融合迫在眉睫。
　　本論文主要內容是研究QKD與經典光通信的波分復用，報道了本人參與和負責的一系列波分復用的實驗實現(xiàn)。通過采用多級帶阻濾波技術，我們對量子信道、同步信道和經典信道實

2、現(xiàn)了足夠高的隔離度，提出的波分復用方案實現(xiàn)了QKD與基于FP激光光源雙向通信的融合，傳輸距離達到45km。通過波長選擇和光譜與時域濾波，我們實現(xiàn)了共享一根光纖傳輸?shù)腝KD和Terabit/s經典相干光通信，光纖距離最遠達到80km。我們的驗證提供了QKD共享光纖主干鏈路的可行性，為拓展QKD的應用前進了一大步。通過適當降低經典光的發(fā)光功率，QKD可以融合到GPON網絡中，實現(xiàn)的GPON用戶數(shù)最多達到64，從而可以為普通用戶以低成本提供高

3、安全性的加密應用。
　　另外，本論文還報道了利用公鑰算法為QKD提供認證的實驗演示，我們通過FPGA邏輯構建了TCP/IP通信網口，用以在QKD系統(tǒng)和位于上位機的彩虹認證算法之間交互認證數(shù)據(jù)和認證結果。通過發(fā)展兩個獨立激光源的干涉技術和上轉換單光子探測技術，我們完整驗證了測量設備無關的QKD協(xié)議，它可以抵抗所有針對探測的攻擊策略，經過50km光纖鏈路，我們的系統(tǒng)總共產生了25kbit安全密鑰，這是基于實際器件實現(xiàn)無條件安全通信的里