實用化量子通信系統(tǒng)及其關鍵技術(shù)的研究.pdf

1、量子通信是量子力學和經(jīng)典通信的交叉學科，有著傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性。在國防軍事、金融貿(mào)易、政治外交等領域有著重大的應用價值和發(fā)展前景。本文所介紹的研究工作以實用化量子通信系統(tǒng)為目標，提出了一些具有創(chuàng)新性和實用性的量子密鑰分發(fā)方案，并在解決某些關鍵技術(shù)問題的基礎上，完成了具有實用化雛形的量子通信樣機。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴由于光纖中的偏振隨機抖動，偏振編碼的量子密鑰分發(fā)方案一直不被看好。本文借鑒經(jīng)典光通信中偏振控制的

2、思想，提出了利用光子計數(shù)分析單光子偏振態(tài)，然后通過壓電陶瓷擠壓光纖調(diào)節(jié)偏振的方法。最終實現(xiàn)了單光子水平下的偏振控制，并完成了長時間穩(wěn)定的量子密鑰分發(fā)實驗。
　　 ⑵在此基礎之上，進一步提出一種實時偏振控制方法，利用時分復用技術(shù)將參考光和信號光在時域上分開，并通過單光子探測器不同的門延遲對兩者分別探測，通過對參考光的控制，可以實現(xiàn)對單光子信號的實時偏振監(jiān)控，最后成功的完成了長時間穩(wěn)定的實時量子密鑰分發(fā)實驗。通過這種方法可以保持量子

3、密鑰分發(fā)無中斷的進行，有效的提高了成碼效率，進一步提升了偏振編碼方案的應用價值。
　　 ⑶提出了一種實驗上可行的經(jīng)典編碼和量子通信相結(jié)合的量子直傳方案，通過將明文進行經(jīng)典編碼并隨機添加冗余進行混合，可以實現(xiàn)明文在量子信道中安全的傳遞。最后在相位編碼系統(tǒng)中完成了量子直傳的實驗演示。
　　 ⑷為推進量子通信的實用化進程，我們研制了適用于量子通信系統(tǒng)并且性能優(yōu)良的窄脈沖準單光子源和單光子探測器。在此基礎上設計和開發(fā)了工作穩(wěn)定的