量子密码--新一代密码技术

本文阐述了量子密码的基本原理，着重介绍了光纤量子密码研究的最新进展。     

量子密码通信中量子比特率理论分析

在量子密钥分配中,量子比特率是一个重要的系统参数。通过引入测量因子和筛选因子,建立了基于理想单光子源和泊松分布单光子源的量子比特率理论模型,给出了量子比特率的表达式,并对两种单光子源进行了比较分析。结果表明,当平均光子数大于1时,泊松分布单光子源能被优化。在发射机脉冲重复率一定的条件下,采用泊松分布单光子源无法达到理想单光子源的量子比特率,这是为保密通信所必须付出的代价。     

量子信息中纠缠态所处的角色

简要给出了量子纠缠态的概念,评述了纠缠态在量子信息论中所处的角色,尤其说明了怎样用它来实现安全的通信。     

初级的光子量子网络

普通的计算机以比特的形式存储和发送信息，其值可为1或0，随着电子学组件变小，物理学家们提出可用某种具有两个能级的量子系统来存贮和发送信息，这些系统包括光子的水平的或垂直的偏振态，或者电子自旋向上或向下的态。     

PbS量子点掺杂聚合物宽带光纤放大器

随着人工智能、大数据、云计算、物联网、移动电子等的发展，传统的稀土离子掺杂单芯单模光纤放大器承载的光纤通信系统的传输容量已经逐渐接近香农极限，需要发展新型材料体系，以拓宽光纤通信系统的传输容量。相比于稀土离子，量子点具有较宽的发光带宽、可调波长的发光特性，且量子点的发光性质可以通过多种化学手段调控，在量子点光放大器上显示出了宽带光放大特性，受到学术界和产业界的广泛关注。在该背景下，本文提出将化学合成的PbS/CdS核壳量子点与低损耗聚合物集成，获得量子点掺杂光纤放大器，实现近红外通信波段可调波长、宽带光放大特性。文章研究并揭示了影响固化后的聚合物纤芯连续性的因素和影响机制，提出了降低固化胶前驱体液面附加压力、固化收缩力、聚合物前驱体与光纤内壁的摩擦力，并提高抽真空产生的牵引力以获得连续光纤，在此基础上获得了基于热固化聚二甲基硅氧烷（PDMS）和光固化NOA61、NOA85固化胶的纤芯连续光纤，量子点光纤在1 530～1 630 nm获得了增益带宽达到100 nm以上的开关增益，最高增益达到6.5 dB。本文的研究结果将促进量子点光纤器件和宽带光通信技术的发展。     

非对称二状态量子密钥分配协议最优参量研究

通过分析各种情况下B92量子密钥分配协议的密钥分配和安全性指标,得出采用非对称信源实现B92协议可以在不损失安全性能的前提下极大提高密钥分配的效率.系统分析了非对称B92协议参量选择与性能之间的约束关系,给出了各种情况下的最优参量,同时比较了不同情况相应的密钥分配效率和安全性指标,获得了一种实现全局最优的非对称B92密钥分配协议 关键词： 非对称二状态量子密钥分配协议 最优参量 量子密码术 量子信息     

光纤中飞秒孤子传输的量子理论

导出了光孤子系统的微观哈密顿量,用所给哈密顿量及色散关系导出了飞秒孤子在光纤中传输所满足的修正非线性薛定谔方程,用Hartree近似方法求解了所得方程,并研究了孤子的量子特征及经典过渡。结果表明,光纤中光场算符的量子力学平均为一系列有修正项的经典孤子的叠加,光场算符的准概率密度呈自压缩效应,压缩效果与高阶项的大小有关。 关键词：     

量子密码技术开辟通信安全新时代

 2004年6月3日,世界上第一个量子密码通信网络在美国马萨诸塞州剑桥城正式投入运行。主持这套网络建设的是美国BBN技术公司。新的量子密码通信网络已成功地实现了该公司与哈佛大学之间的连接,不久将延伸至波士顿大学。新的量子密码通信网络与现有因特网技术完全兼容,网络传输距离约为10千米。这个由美国BBN技术公司研发的量子密码通信网络和现有的宽带网并没有太大的不同---采用普通光纤传输数据,并且与普通网络完全兼容。与普通网络不同的是,该网络中传输的数据采用了量子密码技术进行加密。     

量子密码通信两例

2004年6月5日的北京晚报报道了新华社当天上午的消息：世界上第一个量子密码通信网络3日在美国马萨诸塞州剑桥城正式投入运行，该网络的开发得到了美国伍角大楼下属国防高级研究计划局的资助。     

光纤色散与损耗对光量子密钥分发系统的影响

运用量子薛定谔方程，通过计算传输光场干涉强度和分析量子密钥分发系统的误码率，研究了光纤色散和损耗对量子密钥分发系统误码率的影响.研究表明，在目前的基于光纤的量子密钥分发系统中，选择色散位移光纤并以损耗最小波长1.55 μm为工作波长，同时缩短脉冲宽度，可以有效提高量子密钥系统的传输距离. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 光纤色散 光纤损耗     

Multiparty Quantum Cryptographic Protocol

We propose a multiparty quantum cryptographic protocol. Unitary operators applied by Bob and Charlie, on their respective qubits of a tripartite entangled state encoding a classical symbol that can be decoded at Alice＇s end with the help of a decoding matrix. Eve＇s presence can be detected by the disturbance of the decoding matrix. Our protocol is secure against intercept resend attacks. Furthermore, it is eifficient and deterministic in the sense that two classical bits can be transferred per entangled pair of qubits. It is worth mentioning that in this protocol, the same symbol can be used for key distribution and Eve＇s detection that enhances the etfficiency of the protocol.     

量子孤子在光纤中的传播特性

利用线性近似和分步傅里叶变换法，分析了量子孤子在无耗光纤中的传播规律.量子孤子在光纤中的行为由量子非线性薛定谔方程（QNSE）描述,用线性近似法求解此方程，将量子噪声与经典部分分离，着重讨论了孤子量子噪声的演化行为，分析了高阶色散对噪声压缩的影响.结果表明：在较短的传输距离内，孤子的压缩性依然存在，但无论初始时压缩参数如何，随着传输距离的增加，压缩比会达到一个极限;在负色散区，三阶色散对压缩效应无影响.     

全光纤量子保密通信中的偏振控制

介绍了在全光纤量子保密通信系统的量子信道中利用可转动光纤圈型偏振控制器实现对光纤偏振态的测量和调整.实验证明该方法能有效控制光纤中的偏振态.     

石墨烯量子点法布里珀罗光纤湿度传感器

制作了一种利用普通单模光纤和石墨烯量子点材料共同构建的法布里珀罗湿度传感器.利用搭建的实验系统,在环境相对湿度11%RH～85%RH范围内进行了湿度响应实验,并对湿度上升和下降过程分别进行了测量.湿度上升过程中灵敏度为0.560 6nm/RH%,线性度为0.999 47;湿度下降过程中灵敏度为0.565 5nm/RH%,线性度达0.999 36.实验结果表明,该湿度传感器具有较高的响应灵敏度、较好的线性响应特性和测量重复性.另外对该传感头的温度响应特性进行实验研究,得到了较好的线性响应结果,温度响应灵敏度为0.035nm/℃,残差平方和为0.012 41,灵敏度标准差为2.305×10-4,湿度响应灵敏度约为温度响应的17倍.对其动态响应特性进行了典型测试,在相对湿度43%条件下得到了干涉光谱波长漂移的动态响应数据,得到了较快的动态响应,其响应时间和恢复时间分别为6.5s和9.0s.研究结果为研制低成本、易制作、高灵敏的光纤湿度传感器提供了一种有益的探索.     

Asymmetric Decoy State Measurement-Device-Independent Quantum Cryptographic Conferencing

Measurement-device-independent quantum cryptographic conferencing(MDI-QCC) protocol suggsts an important scheme for practical multiparty quantum communication. As far as we know, MDI-QCC or MDI-quantum key distribution protocols always assume that the decoy state strategies used at each user's side are the same.In this study, to mitigate the system complexity and to improve the performance of MDI-QCC protocol in the finite-key case, we propose an asymmetric decoy state method for MDI-QCC protocol, and present security analysis and numerical simulations. From numerical simulations, our protocol can achieve better performance in the finite-key case. That is, with a finite data size of 10~(11), it can achieve nonzero secret key rate over 43.6 km.     

1550 nm单模光纤中的量子密钥分配

从实验中实现了红外波段的远程量子密钥分配。系统采用双不等臂M-Z干涉仪相位编码方式，工作波长为1550nm。通过分析量子密钥分配系统传输距离与误码率之间相互关系，给出了理论上理想不等臂M-Z系统与实际系统的最低误码率与传输距离间的关系，以及系统实测传输距离与误码率的关系。实验结果显示，本密钥分配系统已非常接近理想实验系统的性能。     

Hybrid Optical Comb Filter with Multi-Port Fiber Coupler for DWDM Optical Network

Optical comb filters based on multi-port fused fiber couplers are proposed and numerically analyzed, 3-arm MZI composed by1fiber splitter and7×33×fiber coupler, and 2-stage cascaded FIR type MZI interleave filter.     

大规模并行处理器阵列中的光纤互连网络

详细介绍了具有６４×６４Ｉ／Ｏ通道的光纤互连网络的设计原理、结构、制作技术和实验结果。此网络应用在两个并行处理器阵列之间，具有可重构功能，实验结果验证了光纤互连的优越性和可行性。     

Design of A CWDM OADM for Fiber Optical Communication Network

A CWDM is proposed for fiber optic communication networks. The OADM is designed based on SOI structure. The scheme for CWDM optical signal protection is presented.     

Quantum State Transfer Between Any Pair of Qubits in a Quantum Network via Optical Fibers

We propose scheme for transferring quantum state between any pair of nodes in a quantum network. Each node consists of an atom and a cavity, with the atom acting as the quantum bit. Any two adjacent nodes are connected by an optical fiber. During the operation neither the atomic system nor the fibers are excited, which is important in view of decoherence. Under certain conditions, the probability that the cavities are excited is negligible. The method has an inherent robustness against the fluctuation perturbations in the classical control parameters and the randomness in the atomic position. The scheme can be generalized to implement quantum phase gate between any two remote qubits.