一种相位编码、偏振检测的量子密钥分发系统

一种基于迈克耳逊干涉仪的单向量子密钥分发系统,采用法拉第旋转镜和四端口偏振分束器的组合,消除了光纤及光学器件的双折射效应,具有自稳定特性.信息编码在光子的相位上,通过检测光子的偏振进而解码出信息.以中心波长1310 nm的单光子脉冲,在50 km的干线光纤中获得了30 dB的消光比.     

量子密钥分发系统中的相位调制器特性分析

在量子密钥分发系统(QKD)中,LiNbO3波导相位调制器是构成单光子干涉仪的关键器件。文章阐述了LiNbO3相位调制器的相位调制特性、偏振特性及其对量子密钥分发系统的影响,介绍了退火质子交换工艺制备的线性单偏振LiNbO3相位调制器与采用钛内扩散工艺制备的低偏振相关损耗(PDL)LiNbO3相位调制器的性能指标。     

基于朴素贝叶斯分类的相位编码连续变量量子密钥分发方案

针对相位编码连续变量量子密钥分发(continous variable quantum key distribution,CVQKD) 在远距离传输时,量子态在接收端的检测效率较低的问题,本文提出在接收端使用朴素贝叶斯(native Bayes,NB)分类器来改进系统性能。NB分类器首先对已标记类别的量子态进行训练,学习不同类别量子态的分布情况,计算每个类别的先验概率和似然概率,再基于先验概率和似然概率计算出待测量子态属于每个类别的后验概率,根据后验概率的大小来确定待测量子态的类别。仿真结果表 明,改进方案可以通过降低测试态在接收端被错误测量的概率来提升系统性能,当过量噪声为0.01时,改进方案的安全距离可以突破250 km。     

四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议

量子密钥分发(QKD)具有信息论上的无条件安全性,而相位匹配量子密钥分发(PM-QKD)是双场量子密钥分发协议(TF-QKD)的一个变体,其最近被提出用来克服没有量子中继器的点对点协议中存在的速率-距离限制。鉴于实践中不存在无限强度的诱骗态,提出了一种具有实用价值的四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议,即四强度诱骗态相位匹配量子密钥分发协议。给出了该协议的安全密钥速率公式,并通过数值仿真分析了该协议的性能,证明了该协议的有效性。     

星地量子密钥分发中密钥纠错的编码模块

在星地量子密钥分发中,两个合法用户Alice和Bob通过星地链路窗口完成密钥分发.密钥分发后Alice和Bob拥有不一致的密钥序列X、Y,双方通过理想公共授权信道传送部分信息序列,得到一致的密钥序列,这一过程称为数据协调中的密钥纠错.在密钥纠错中,理想公共授权信道传输的信息序列是X经编码产生的校验序列,要求密钥序列的编码模块所占FPGA资源少,编码速度快.提出了一种基于FPGA和Turbo码的编码方案,其占用FPGA资源少,编码速度快,可根据需要选择编码码率.     

量子密钥分发系统防死时间攻击方案研究

为进一步提升量子密钥分发(QKD)技术的实用性和安全性,挖掘QKD系统中可能存在的安全漏洞并研究相应的防御策略是该领域的一个重要研究方向。死时间攻击是一种针对具有多通道探测器的QKD系统的攻击方式,攻击者利用单光子雪崩光电二极管的死时间效应实现对指定通道的致盲以破坏QKD系统生成密钥的安全性。针对该类型攻击,提出了一种能够有效防范攻击的基于时间测量的动态死时间设置方案,该方案通过使用TDC时间测量技术确保多通道探测器能够同步进入与退出死时间状态从而实现防御目标。经试验平台验证,该方案具备可行性。     

基于差分相位编码的量子密钥分配协议

基于差分相位编码的量子密钥分配协议,对弱相干光脉冲采用相位调制,采用非对称M-Z干涉仪系统进行差分解码。在经典计算机上用Matlab编制相应的程序,实现了相位调制的量子密钥分配协议仿真。研究表明,在经典计算机上仿真相位调制的量子密钥分配过程是完全可行的。     

单光子双比特量子密钥分发量子误码分析

对基于偏振-相位混合调制的单光子双比特方案进行了分析和改进。建立了偏振态输入输出模型,从理论分析了光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉环对偏振态的影响,仿真分析了偏振基矢与快慢轴对准误差以及快慢轴相位差引入的偏振编码量子误码率(BER),进而推导出了偏振-相位混合调制的光子偏振态保持条件。偏振编码的量子误码率受到M-Z干涉仪的影响非常大。理论分析表明,偏振态的抖动不仅来源于光纤的折射率,还受到偏振态未对准光纤快慢轴的影响。给出了一些重要的偏振态保持条件。仿真表明当ρ和θ小于0.2rad,偏振态量子误码率小于0.015,当ρ和θ小于0.4rad时,偏振态量子误码率小于0.06。这对于单光子双比特的量子密钥系统的误码率(<11%)要求来说,2%～5%的误码率是能够接受的。     

基于FPGA的单频激光干涉仪高速相位检测器设计与实现

设计并实现了一种对正交信号进行高速相位检测的FPGA电路,并将其成功应用于自制单频激光干涉测长系统中。该电路主要采用CORDIC算法并使用流水线结构,同时为了矫正实际测量时正交信号存在的畸变,增加了信号修正处理部分。仿真和实验结果表明该电路稳定可靠,满足高速、高精度相位检测的需求。     

基于USB的量子密钥分发系统中高速数据通道的设计

提出了一种量子密钥分发(QKD,quantum key distribution)系统中高速数据通道的设计方案—基于通用串行总线(USB,universal serial bus)的数据通道。通过对QKD系统中经典信道数据带宽的分析,设计了USB数据通道方案,并通过USB的速度的测试给出合适的USB参数。实验表明,此数据通道可以适应光子发射频率为20 MHz的QKD系统,且在带宽方面有很大的余量,可以适应后续QKD系统速度提升的需求。     

数字视频广播卫星通信系统中卷积编码器和Viterbi译码器的设计

本文主要阐述数字视频广播卫星(DVB-S)通信系统中的内码编码及其译码器的设计问题。此处我们采用卷积编码器和V iterb i译码器,以FPGA实现。     

基于FPGA的FM0编码设计

主要介绍了FM0编码的设计方法,采用了状态机实现各状态的转换,并通过并串转换方法实现状态编码后的数据输出。该方案采用Verilog编码,且在Altera公司的CycloneⅢ芯片上通过了验证。     

抗压制干扰的低距离旁瓣相位编码设计

雷达系统可通过发射具有低距离旁瓣的波形提高对目标的探测性能,通过最小化干扰信号经滤波器处理后的输出水平来对抗压制干扰。本文以联合最小化干扰信号输出功率和发射信号距离旁瓣为准则建立目标函数,引入权系数来折中考虑干扰输出和距离旁瓣的影响,离散相位形式的相位编码作为约束条件,采用交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM）求解目标函数,设计最优相位编码发射波形,并在此基础上结合类幂迭代法（Power Method-Like Iterations, PMLI）提出一种复合算法（Composite Algorithm, CA）,在保证雷达的探测性能和抗干扰性能的同时,有效提升了算法的计算速度。     

基于FPGA的DVB-T信道外编码优化设计

介绍了地面数字电视广播(DVB-T)发射端的码流处理、能量扩散、RS编码和卷积交织等外编码的FPGA硬件实现.经过多次优化设计,使整个DVB-T发射端信道外编码消耗资源很少.     

基于最小二乘法的相位编码QKD中的主动相位补偿

为解决相位编码的量子通讯系统中量子密钥相位漂移问题,以降低量子密钥分发(QKD),系统的误码率,克服已有算法存在的计算量大、测量精度低和复杂度高等问题,提出了基于最小二乘的主动相位补偿算法,可在单光子情况下通过扫描少量相位点,应用最小二乘法,即可获得较高精度的相位补偿。实验仿真表明,本文算法可以在较短的时间内得到相位漂移参数并进行实时主动补偿,提高了QKD系统的运行效率和性能。     

多通道数字式干涉仪测向接收机相位校准系统设计

在多通道数字式干涉仪测向接收机中,相位测量误差是影响测向精度的关键因素。分析了影响数字干涉仪测向接收机相位测量精度的因素,提出了针对数字干涉仪测向接收机多通道相位进行校正的方法,并设计实现了自动相位校准系统,解决了各通道之间相位一致性问题,保证了测向精度。     

基于FPGA的dPMR标准信道编码的设计与实现

根据dPMR标准,设计出一种基于FPGA实现信道编解码的系统.在标准算法基础上对电路结构进行优化处理,使该系统可以保证较高的实时性,并在占用硬件资源不大的条件下,符合dPMR标准的应用.     

基于FPGA的级联编码系统的设计与实现

基于IESS-308标准设计了里德-所罗门码和卷积码的级联编码方案,解决了级联编码系统设计中的关键问题,提出了系统的同步策略,在现场可编程门阵列上实现了整个系统,并在硬件平台上对级联编码系统进行了性能测试。测试结果表明,实测值与理论值一致,从而验证了方案的正确性。该方案具有较强的通用性,经适当修改,可满足其他传输标准的要求。