自由空間量子密鑰分發(fā)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、量子信息技術(shù)是利用量子力學(xué)特性，結(jié)合經(jīng)典信息理論和方法，對(duì)信息進(jìn)行表示、處理的一門(mén)新興交叉學(xué)科。其中，量子安全通信（特別是量子密鑰分發(fā)技術(shù)）被認(rèn)為是目前最有可能率先投入實(shí)用的方向之一。根據(jù)不同的傳播介質(zhì)，量子密鑰分發(fā)可分為光纖中的量子密鑰分發(fā)和自由空間中的量子密鑰分發(fā)。自由空間中不存在光纖中的雙折射效應(yīng)，無(wú)須鋪設(shè)光纜，技術(shù)發(fā)展成熟后可用于安全的地—星通信，構(gòu)建量子通信網(wǎng)的全球性網(wǎng)絡(luò)，具有良好的發(fā)展前途。論文在全面了解國(guó)內(nèi)外量子通信技術(shù)發(fā)

2、展動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中的電子系統(tǒng)，包括隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生、數(shù)據(jù)采集、無(wú)線(xiàn)信道通信、在線(xiàn)數(shù)據(jù)篩選、在線(xiàn)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)及位圖文件加/解密等六個(gè)子模塊。在隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了多路隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送及多路數(shù)據(jù)同時(shí)采集；獨(dú)立設(shè)計(jì)了量子密鑰分發(fā)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；研究了在線(xiàn)數(shù)據(jù)篩選和在線(xiàn)糾錯(cuò)方法；利用隊(duì)列技術(shù)實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)誤塊的批量比較及篩選，提高了傳輸效率；在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)

3、上實(shí)現(xiàn)了糾錯(cuò)密鑰的最終生成；分析并解決了自由空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)電子部分的若干技術(shù)難點(diǎn)，如同步信號(hào)的傳輸、信號(hào)占空比的連續(xù)調(diào)節(jié)、多路信號(hào)時(shí)序的精確調(diào)節(jié)、在線(xiàn)密鑰篩選和密鑰糾錯(cuò)中大批量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取Ｗ髡邊⒓油瓿闪耸彝庠鹿庀碌牧孔用荑€分發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠順利完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理工作，所獲得的量子密鑰成功用于位圖文件的加/解密，證明了該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用于文件加密的可行性、正確性及實(shí)用性。論文還對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步分析，包括系統(tǒng)的平均光子數(shù)