基于相位调制偏振编码QKD系统理论与实验研究

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量子信息学的研究发现,如果通过量子态编码来传送密码信息,依据量子力学不确定性原理,任何对量子载体的测量或复制行为都将改变原量子态。这为我们提供了一种主动发现窃听者的方法,即量子保密通信。与任何传统密码术都不同的是,它借助于自然法则的威力,从根本上杜绝了非法窃听的可能性,将为人们提供一种“无条件”的安全通信方法。 本文工作致力于相位调制-偏振编码量子密钥分配方案的实验研究,实现了30km光纤相位调制-偏振编码量子保密通信实验。同时探讨了相位调制-偏振强度控制脉冲光源的实现,分析了高斯脉冲调制对偏振态输出的影响。主要内容有: 一、通过偏振调制器实现快速偏振编码解码实现密钥分配,利用光学矩阵对用位相调制-偏振编码方案进行了系统分析,指出用相位-偏振调制器可以对四种非正交偏振态光子进行编码和解码,在实验室内完成30公里光纤量子保密通信,误码率<6%。 二、针对相位-调制偏振编码系统,分析了高斯调制脉冲对系统偏振态输出的影响,对实现偏振编码的高斯脉冲调制进行了研究分析,当调制脉冲宽度与光脉冲宽度相当时,通过计算在半高宽内高斯脉冲的平均电压得到了偏振态输出与高斯脉冲调制的关系;当调制脉冲宽度大于光脉冲宽度时,计算单位时间内电压变化量,得到了系统偏振态输出与高斯脉冲宽度的关系。 三、对基于相位调制系统的偏振强度调制器将连续激光变成脉冲激光的过程进行了分析,通过分析输出强度随时间的变化和输出偏振椭圆的短-长轴比,讨论了高斯脉冲对强度调制的影响。
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