光纤中的量子密钥分发实验系统与量子随机数源

摘要

该文是国内第一个量子密钥分发实验系统的完善和发展,报告了作者在全光纤的量子密钥分发和量子随机数发生器研制这两方面的工作.该文首先介绍了量子密钥产生的历史背景、理论的发展、实验的实现及其进展.着重论述了量子密钥分发的基本原理,基于衰减的激光脉冲作单光子源、不等臂的马赫-曾得干涉仪、BB84协议相位调制的全光纤的量子密钥分发实验系统的搭建.我们自制了几乎所有的模块,连续及脉冲两种调制的激光驱动源,压电陶瓷的相位调制器,单光子探测器的无源抑制电路及其工作于盖革模式下所需的高压电源.作者完成的主要工作是:光路系统的搭建、电子器件的制作、数据采集软件的编程以及数据处理、系统的调试、符合测量进行数据采集.最后完成了工作波长850nm、传输距离1.1km、数据有效传输率43比特、误码率为9％的实验系统.为了使该系统更加完善,还进行了基于衰减光脉冲和参量下转换纠缠光子对作光源、基于光子路径选择的随机性的真随机数发生器的研究,完成了随机数产生速率40k左右的实验.产生的序列能通过随行检测.

目录

文摘

英文文摘

第一章密码学的发展简史

第二章量子密码通讯的三种主要协议

2.1单光子不可克隆定理

2.2三种主要的量子密钥分发方案简介

第三章量子密码通信的进展

3.1量子密系统的理论发展

3.2量子密钥分发的实验发展

3.3量子密码技术与网络相结合

小结

第四章我们的实验系统的基本原理及实现

4.1系统方案的基本原理

4.2实验系统的量子信道——光纤

4.3我们的量子密钥分发系统的结构

第五章单光子源与光子探测器

5.1经简单衰减得到的单光子源

5.2光电探测的基本知识

5.3硅雪崩二极管单光子探测器

5.3.1无源抑制方式

5.3.2降低温度方面的工作

第六章高压电源

6.1插件的设计和结构框图

6.2电路原理图的设计及元件的选配

6.3插件的性能及操作

第七章符合测量

7.1符合测量电路

7.2时间差的标定

7.3时间标定的结果

第八章量子随机数发生器

8.1随机数发生器

8.2我们的量子随机数发生器的基本原理

8.3量子随机数发生器的实现

8.4随机性检验

第九章系统的实现以及实验结果

9.1系统的光路连接及有关考虑

9.2系统的电模块连接

9.3实验结果分析

9.4结论

结论

参考文献

附录

致谢

发表文章