弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的性能优化分析

测量设备无关量子密钥分发系统能够抵御任何针对单光子探测器边信道的攻击, 进一步结合诱惑态的方案, 可以同时规避准单光子源引起的实际安全漏洞. 测量设备无关量子密钥分发系统中, 非对称传输、分束器的不对称以及各个单光子探测器存在实际参数差异等光学系统的具体实现特征会对系统误码率和成码率等性能产生一定的影响. 本文针对采用弱相干光源的测量设备无关量子密钥分发系统, 引入单光子探测器品质因子的实验参数(暗计数与探测效率的比值), 通过量子化描述, 理论推导并模拟了误码率与单光子探测器品质因子、分束器反射率以及通信双方弱相干光源平均光子数之间的关系. 结果表明: 在X基偏振编码 和相位编码系统中, 当分束器的反射率趋近于0.5时, 误码率取最小值; 在偏振编码和相位编码系统中, 误码率随着单光子探测器品质因子的增大而增大; 在Z基偏振编码系统中, 误码率随分束器的反射率的变化会呈现较小的波动, 当分束器的反射率为0.5时, 若通信双方采用的平均光子数相差较大, 则误码率取最大值; 分束器的反射率和平均光子数对误码率的影响在Z基情况下不能等同, 但是对于X基编码和相位编码却能等同.     

量子密钥分发实验中偏振分束器的研究

量子密钥分发是量子信息论中发展最快、最接近实用化的领域,偏振分束器是量子密钥分发系统中重要的组成部分,对分束器的经典分析和量子分析得出了完全一致的结果.     

基于双偏振分束器的量子密钥分发系统

提出了利用两个偏振分束器的量子密钥分发系统，有效地解决了相位调制器的偏振依赖性问题. 以1310nm波长在通信距离为25km的光纤中实现了高密钥生成率，干涉对比度99.4%. 有效密钥生成率大于0.6kbit/s, 误码率0.5%. 关键词： 量子密钥分发 偏振分束器 单光子干涉     

基于不同介质间量子密钥分发的研究

文章主要解决了偏振编码的光子在不同介质间进行量子密钥分发的问题,定量地分析了光子不同分量的不同透过率引起的误码率问题,并实际分析了空气-水介质间量子密钥分发引起的误码率.进一步给出了可以消除这种非理想BB84协议的单光子补偿方案,以及可以采用更加鲁棒、实用性的抗界面非幺正噪声的双光子编码方案,从而为未来实现全地域广域量子通信迈出了重要的一步.     

时间抖动对相位编码量子密钥分发系统量子误码率的影响

就时间抖动对相位编码量子密钥分发(QKD)系统量子误码率(QBER)的影响进行了系统的分析,建立了相位编码QKD系统量子误码率和时间抖动关系的物理模型,给出了单光子脉冲的一般波形函数和量子误码率之间的关系.针对高斯脉冲分布,导出了时间抖动引起的相位编码QKD系统的量子误码率与脉冲宽度和时间抖动分布参数之间的定量关系.得...     

一种新的单光源多波长双向量子密钥分发系统

针对"即插即用"双向量子密钥分发系统传输效率低的实际问题, 详细分析了系统低效的原因和当前的解决方案, 提出了一种单光源多波长双向量子密钥分发方案. 该方案采用波分复用器件作为滤波器来产生量子密钥分发所需的多波长信号. 与其他多波长方案相比, 该方案的优点是在实现高速多波长量子密钥分发时, 不再受外界控制源调制速率和精度等性能的影响, 不再带来多激光器引入的边信道攻击的缺陷, 且整体系统易于集成. 该方案为"即插即用"量子密钥分发系统的高效研究提供了一个新的参考方案.     

单光子探测器性能对量子密钥分发系统的影响

根据量子密钥分发协议的原理和单光子探测器的工作模式系统分析了单光子探测器性能对量子密钥分发系统影响的物理模型,给出了单光子探测器暗计数和量子效率对系统筛选码率和量子误码率等指标产生影响的计算公式,并通过对各类量子密钥分发系统的比较,推导出了适用于一般量子密钥分发系统的普适结果。结果表明,在同等条件下采用较少的探测时间门可以提高量子密钥分发系统的性能。     

单光子探测器性能对量子密钥分发系统的影响

根据量子密钥分发协议的原理和单光子探测器的工作模式系统分析了单光子探测器性能对量子密钥分发系统影响的物理模型,给出了单光子探测器暗计数和量子效率对系统筛选码率和量子误码率等指标产生影响的计算公式,并通过对各类量子密钥分发系统的比较,推导出了适用于一般量子密钥分发系统的普适结果。结果表明,在同等条件下采用较少的探测时间门可以提高量子密钥分发系统的性能。     

基于相干叠加态的非正交编码诱骗态量子密钥分发

非正交编码协议和诱骗态方法可以有效地抵御光子数分离攻击. 由于相干叠加态中单光子成分高达90%, 常作为单光子量子比特的替代出现, 用于量子信息过程处理和计算. 本文结合非正交编码协议和诱骗态方法提出一种新的量子密钥分发方案, 光源采用相干叠加态, 推导了单光子的密钥生成速率、计数率下限和误码率的上限, 利用Matlab 模拟了无限多诱骗态情况下和有限多诱骗态情况下密钥生成速率和传输距离的关系, 得出该方案可以提升密钥生成速率并且提高安全传输距离, 验证了该方案可以进一步提高量子密钥分发系统的性能.     

确定性量子分束器的实验研究

基于时间反演的HOM干涉原理,利用一个普通的分束器将Ⅰ类自发参量下转换过程产生的一对飞秒脉冲量级、简并单光子对完全分离,分束效率最高可以达到92%。     

Quantum Entanglement of Monochromatic and Non-Monochromatic Photons on a Waveguide Beam Splitter

It is well known that the waveguide beam splitter can be used as a source for the quantum entanglement of photons. The analysis of such quantum entanglement is a difficult problem even for monochromatic photons, since the system under study is multiparametric. This paper will show that quantum entanglement can be represented in a simple form not only for monochromatic photons but also for non-monochromatic ones. It will be shown that quantum entanglement for non-monochromatic photons can be very different from monochromatic photons, which can be used to create large quantum entanglement.     

基于各向异性介质的偏振分束器

利用各向异性介质与各向同性介质构造了一维光子晶体,利用传输矩阵方法分析了它的能带结构,指出利用各向异性介质可以构造高消光比,全角度的偏振分束器件,并分析了它的理论基础.对影响偏振分束带宽的因素进行了分析.为进一步改进设计提出了方向.     

极化自由度对分束器出射光场的量子相干性影响的研究

我们在讨论粒子数态光场在分束器上干涉后得到的输出态的量子相干性时,考虑了入射场的极化自由度.利用campos[1]等人提出的量子分束器的SU(2)理论模型,计算得到了输出光场所处状态的表达式.进而讨论了光场在两个不同的入射空间模上极化方向对两个输出空间模上光场二阶量子干涉度的影响.     

应用于投影显示系统的偏振分光镜的设计和制备

讨论了应用于投影显示系统的满足宽光谱范围、大的入射角、高的消光比的偏振分光镜的设计和制备。提出了一种偏振分光镜的新的设计方法 :采用多对迈克尼尔对组合来满足宽入射角范围的要求 ,采用多个中心波长不同的λ 4膜堆来满足宽光谱范围。设计的偏振分光镜在 42 0nm～ 6 70nm的波段范围内 ,在 41.34°～ 48.6 6°的入射角范围内 ,达到p偏振光的平均透过率大于 85 % ,p偏振光的平均透过率与s光的平均透过率之比大于 10 0 0。并给出了设计实例和样品的实测结果     

倾斜入射时偏振分束棱镜的角宽压缩效应

从理论上计算了由于光束倾斜入射产生的棱镜起偏系统角谱宽度的压缩效应,计算结果表明,入射光束相对于棱镜入射面的入射角越大对角谱宽度的压缩就越明显,不同材料的基底折射率的差别对角谱宽度的压缩影响不大。通过举例从膜系设计的角度进一步论证了这一结论。还指明在实际系统中可以保持入射光束的相对角度不变的情况下,通过改变棱镜的形状来达到倾斜入射的目的从而实现角谱宽度的压缩。对如何设计出高性能的宽角宽光谱偏振分束镜具有重大的指导意义。     

基于光纤的量子密钥分配系统研究和协议仿真

研究了适合光纤传输的量子密钥分配系统和量子密钥分配协议.通过研究适合光纤传输的量子信号的编码和解码,研究了基于光纤的量子密钥分配系统与协议,给出相位调制量子密钥系统的光路图;在计算机上编制相应的程序,验证了相位调制的量子密钥分配协议的分配过程,并就窃听对量子误码率的影响进行了分析.结果表明,仿真结果与理论分析完全一致.     

Quantum Theory of Atom-Wave Beam Splitters and Application to Multidimensional Atomic Gravito-Inertial Sensors

We review the theory of atom-wave beam splitters using atomic transitions induced by electromagnetic interactions. Both the spatial and temporal dependences of the e.m.³ fields are introduced in order to compare the differences in momentum transfer which occur for pulses either in the time or in the space domains. The phases imprinted on the matter-wave by the splitters are calculated in the limit of weak e.m. and gravitational fields and simple rules are derived for practical atom interferometers. The framework is applicable to the Lamb-Dicke regime. Finally, a generalization of present 1D beam splitters to 2D or 3D is considered and leads to a new concept of multidimensional atom interferometers to probe inertial and gravitational fields especially well-suited for space experiments.     

Study on the Interaction Between Oxymatrine and Tungstosilicic Acid by Resonance Rayleigh Scattering and Its Analytical Applications

In the 0.1 mol · L^?1 hydrochloric acid solution, oxymatrine reacted with tungstosilicic acid to form a 2:1 ion-association complexes. This results in a great enhancement of resonance Rayleigh scattering. The maximum resonance Rayleigh scattering wavelength was located at 393 nm. Resonance Rayleigh scattering intensity was proportional to the concentration of oxymatrine in the range of 1.5–26.4 µg · mL^?1, and the detection limit (3σ) was 0.23 µg · mL^?1. The optimum conditions and the effects of coexisting substances on the reaction were investigated. The method shows a wide linear range and high sensitivity, and was applied to the determination of oxymatrine in marine capsules and human urine samples with satisfactory results. Therefore, a highly sensitive, simple, and quick method has been developed for the determination of oxymatrine.     

双模压缩热态经过分束器前后的纠缠变化

本文采用对数负值来度量双模压缩热态通过分束器前后的纠缠属性的变化情况。结果表明,当输入对称双模压缩热态,无论如何调整分束器的相关参数,纠缠不会发生变化;而对于非对称双模压缩热态,在适当选择的分束器参数范围内,纠缠可能会发生变化。