相位-偏振编码的量子保密通信系统的研究

提出了一种新型的量子信息编码和解码新方法，并用全量子力学方法，对这种量子信息编码 技术进行了系统的理论分析.根据态叠加原理，可以用两个正交的偏振态，通过偏振干涉方 法合成一个新的偏振态.这个合成的偏振态由两个正交偏振态的相位差决定.改变相位差，就 可以合成各种不同的偏振态.而相位差的改变可以通过相位调制器来实现，从而可以用相位调制方法，实现对光子偏振态的编码和解码.这种方法可以随机地制备各种非正交偏振态， 也可以随机地产生各种非正交偏振态测量基，对各种非正交偏振态的光子进行检测和解码. 这种编码方法既具有相位编码方法传输距离大的优点，同时又克服了该方法信息损失过半的 缺点，还可以对光子的位相和偏振态进行精确补偿，有效地降低误码率. 关键词： 量子密钥分配 相位编码 偏振编码     

长程光纤传输的时间抖动对相位编码量子密钥分发系统的影响

测量了光脉冲在不同传输距离和不同外界环境影响下基于差分相位编码和双不等臂M-Z相位编码系统的时间抖动,并根据时间抖动的分布情况建立了相位编码量子密钥分发系统中误码率和时间抖动关系的物理模型,给出了单光子脉冲一般波形函数和误码率之间的关系式,根据这个关系式可以得出确定波形单光子脉冲在确定时间抖动分布情况下系统误码率的结果. 关键词： 量子密钥分发 相位编码 时间抖动 误码率     

基于弱相干光源测量设备无关量子密钥分发系统的误码率分析

测量设备无关量子密钥分发系统可以免疫任何针对探测器边信道的攻击, 并进一步结合诱惑态方法规避了准单光子源引入的实际安全性问题. 目前实验中一般采用弱相干光源, 但是该光源含有一定比例的空脉冲和多光子脉冲. 本文针对弱相干光源的具体特性, 采用量子力学的描述, 将各个器件进行量子化处理, 并同时考虑探测器的具体性能参数的影响, 分别给出了通信双方各自发送的脉冲含有特定光子数时产生的成功贝尔态和错误贝尔态的概率公式, 从理论上对相位编码和偏振编码测量设备无关量子密钥分发系统的误码率进行了定量分析, 分别推导并模拟了通信双方采用的平均光子数对称和不对称时误码率随传输距离的变化情况, 结果表明在偏振编码Z基中, 多光子脉冲不会引起误码; 在偏振编码X基和相位编码中, 受多光子影响, 产生的误码率较大. 对于不同的编码方式, 误码率均随传输距离的增加有不同程度的升高, 长距离传输时, 平均光子数越小, 产生的误码率越大; 在偏振编码X基和相位编码的短距离传输中, 相对于对称, 通信双方采用的平均光子数不对称时产生的误码率较大.     

自动补偿高效的差分相位编码QKD系统

提出一种自动补偿高效实用的改进型差分相位编码量子密钥分发方案.在Alice端采用偏振型强度调制器对连续激光进行调制，产生任意个相干脉冲进行差分相位调制编码；在Bob端采用双FM干涉仪代替传统的M-Z干涉仪，自动补偿了环境引起的偏振抖动，提高了系统的干涉稳定度.简化了系统的结构，提高了密钥生成效率，增强了系统的安全性.在实验上实现了稳定的80km量子密钥分配，误码率<4%. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 差分相位编码 偏振型强度调制器     

高稳定的差分相位编码量子密钥分发系统

在差分法基础上提出了一种改进的差分相位编码量子密钥分发(QKD)方案.Alice采用脉冲激光光源,通过两个串联光纤延迟环产生四个均匀的相干脉冲，并对脉冲进行差分调制，补偿了传输过程中环境对偏振的扰动.Bob采用双FM干涉仪,在窄脉冲门控模式下进行单光子探测.单程传输避免了木马攻击，增强了方案的安全性.实验结果表明，系统可以长期稳定运转(大于24h)，误码率为3％.改进的系统具有高效、稳定、低成本的优点，实施方便，有很好的实用价值. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 差分相位编码     

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...     

基于恶意攻击的多用户量子信令损伤模型及 诱骗态修复策略

本文提出了一个多用户量子信令传输系统,并详细阐述了信令在信道中的传输过程.研究了传输过程中信令受到第三方恶意攻击的损伤模型,并将诱骗态的思想引入量子信令安全的直接通信中,分析了采用不同光强来发送光脉冲,以克服光子数分裂攻击的问题,从而提高了信令传输的安全性.仿真结果表明,本文所提出的对多用户信令攻击的修复策略可有效地检测到光子数分裂数攻击,并增加了安全传输距离,从而保证信令传输过程安全有效的进行.     

基于恶意攻击的多用户量子信令损伤模型及诱骗态修复策略

本文提出了一个多用户量子信令传输系统,并详细阐述了信令在信道中的传输过程.研究了传输过程中信令受到第三方恶意攻击的损伤模型,并将诱骗态的思想引入量子信令安全的直接通信中,分析了采用不同光强来发送光脉冲,以克服光子数分裂攻击的问题,从而提高了信令传输的安全性.仿真结果表明,本文所提出的对多用户信令攻击的修复策略可有效地检测到光子数分裂数攻击,并增加了安全传输距离,从而保证信令传输过程安全有效的进行.     

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.     

稳定的低噪声自由空间量子密钥分配实验研究

基于量子密钥分配的基本原理,采用偏振短脉冲相干光源和双FM差分密钥分配的方案,进行了自由空间量子密钥分配的实验研究. 该方案具有噪声低,稳定性高,误码率低等优点,为空间量子保密通信提供了一个有意义的实施方案,具有一定的实用价值和学术意义. 关键词： 量子保密通信 量子密钥 自由空间 差分相位编码     

分布式控制光网络的一种高效信令协议

为了在光网络中建立连接,信令协议需要依次配置路径沿途节点上的光交叉矩阵完成.提出了一种高效的信令协议,使各节点的光交叉矩阵的切换过程并行完成,可在光网络中实现快速光路供给.在分布式离散时间仿真平台上所做出的深入仿真结果表明此信令协议能够获得比反向预留信令协议更好的网络性能,可获得更低的阻塞概率、更短的平均连接时间和最长连接时间,尽管可能付出了稍高一些的控制带宽的代价.     

一种新的光突发交换网络信令协议与分析

提出了一种新的光突发交换网络信令协议,即DSH区分服务混合信令.根据实时（电路仿真）业务和非实时（数据）业务对QoS的不同要求分别采用TAW和JET信令控制协议,尤其是对TAW信令做了相应改进,使之更适合于OBS网络承载电路仿真业务.利用电路仿真业务发出的呼叫请求,在端到端的波长通道中建立虚通路,并在整个呼叫持续过程中保持虚通路的连接,这样可以保证电路仿真业务的端到端时延最小并避免信息丢失.通过理论分析和系统仿真,研究了DSH混合信令的性能及其对波长利用率和实时业务呼损率的影响.     

基于特洛伊木马攻击的多用户树型量子信令损伤模型及修复策略

提出了一个多用户量子信令树型传输系统,并详细阐述了信令的传输过程.研究了系统中信令受到特洛伊木马攻击的损伤模型及其修复的必要性.将量子密钥分发的思想引入量子信令安全的直接通信中,分析了采用非正交量子态,以克服特洛伊木马攻击的问题,从而提高了信令传输的安全性.对多用户量子信令树型传输系统进行改进,提出了新的广义的多用户量子信令树型拓扑传输模型.研究结果表明,本文所提出的对多用户信令攻击的修复策略可有效地防止特洛伊木马攻击,从而保证信令传输过程安全有效的进行.     

基于四粒子Ω态的量子对话方案及拦截-重发攻击安全性分析

提出了一个多用户量子信令树型传输系统,并详细阐述了信令的传输过程.研究了系统中信令受到特洛伊木马攻击的损伤模型及其修复的必要性.将量子密钥分发的思想引入量子信令安全的直接通信中,分析了采用非正交量子态,以克服特洛伊木马攻击的问题,从而提高了信令传输的安全性.对多用户量子信令树型传输系统进行改进,提出了新的广义的多用户量子信令树型拓扑传输模型.研究结果表明,本文所提出的对多用户信令攻击的修复策略可有效地防止特洛伊木马攻击,从而保证信令传输过程安全有效的进行.     

Stochastic theory of nonequilibrium steady states. Part II: Applications in chemical biophysics

The mathematical theory of nonequilibrium steady state (NESS) has a natural application in open biochemical systems which have sustained source(s) and sink(s) in terms of a difference in their chemical potentials. After a brief introduction in Section 1, in Part II of this review, we present the widely studied biochemical enzyme kinetics, the workhorse of biochemical dynamic modeling, in terms of the theory of NESS (Section 2.1). We then show that several phenomena in enzyme kinetics, including a newly discovered activation-inhibition switching (Section 2.2) and the well-known non-Michaelis-Menten-cooperativity (Section 2.3) and kinetic proofreading (Section 2.4), are all consequences of the NESS of driven biochemical systems with associated cycle fluxes. Section 3 is focused on nonlinear and nonequilibrium systems of biochemical reactions. We use the phosphorylation-dephosphorylation cycle (PdPC), one of the most important biochemical signaling networks, as an example (Section 3.1). It starts with a brief introduction of the Delbrück-Gillespie process approach to mesoscopic biochemical kinetics (Sections 3.2 and 3.3). We shall discuss the zeroth-order ultrasensitivity of PdPC in terms of a new concept — the temporal cooperativity (Sections 3.4 and 3.5), as well as PdPC with feedback which leads to biochemical nonlinear bistability (Section 3.6). Also, both are nonequilibrium phenomena. PdPC with a nonlinear feedback is kinetically isomorphic to a self-regulating gene expression network, hence the theory of NESS discussed here could have wide applications to many other biochemical systems.     

光网络中光信噪比受限的光组播路径分配机制(英文)

组播业务的迅速增长对现有光网络的光路分配提出了更高的挑战.针对在大规模的光网络中,由于光组播路径中光信噪比过低导致传输层光链路无法正常工作,并由此带来"假性信令成功"的问题,提出了一种光信噪比受限的光组播路径分配机制.该机制充分利用光网络节点中光信噪比监测功能,在信令消息中携带光信噪比性能参量,并在光组播路径分配的信令过程中将光信噪比作为光波长分配的重要依据.通过该机制,控制平面在信令过程中充分考虑光信噪比因素,确保传输层的光组播路径得以顺利建立并正常工作.仿真结果表明,所提出的基于光信噪比感知的组播光路分配机制能够解决"假性信令成功"的问题,并有效降低光组播路径的阻塞率.     

Unifying effectors of circadian rhythm: Protein N-acetylation,phosphorylation, sulfation and other electrical effects

The vast literature concerning circadian rhythm is devoted mostly to forces that influence operation and harmful effects resulting from disturbances to the clock. The present review presents a novel, unifying theme for influences from protein N-acetylation, phosphorylation and sulfation based on electrochemistry. The unifying theme entails formation of electrostatic fields in the various processes, namely from formation of amide from protein amine in acetylation, presence of phosphate anions from phosphorylation and sulfate anions from sulfation. The electrostatic fields may operate as bridges in communication or in energetics derived from phosphorylation. Other electrochemical and magnetic effects are presented.