自由空间量子通信系统分析

自由空间量子通信系统容易受到各种自然条件的影响从而影响密钥生成率,而大气湍流随机性的特点是设计自由空间量子通信系统考虑的首要因素.根据大气传播理论,考虑湍流和衰减因素,建立了自由空间极化编码单光子源的传播模型,分析了大气湍流和量子密钥生成率间的关系;然后利用实际参数分析了不同湍流强度对量子密钥生成率的影响.分析结果表明...     

自由空间量子密钥分发中信号发生与处理方案

针对自由空间量子密钥分发系统中的随机信号发生及数据采集这一难题,提出了一种利用在LabVIEW环境下开发的虚拟仪器程序来控制数字I/O板卡的解决方案.发送端利用程序控制高速数字输入/输出板卡,产生随机信号用于实现光子路径的随机选择.接收端采用缓冲周期测量的计数方式,采用两个计数器记录两路随机信号的信息,通过程序来完成对计数器板卡的控制,将采集到的数据保存在两个本地文件中,以用于后续的数据处理分析.本方案具有易于开发和调试、维护方便、应用灵活、成本低等优点,已经成功用于基于B92协议的自由空间量子密钥分发系统中.     

自由空间量子通信实验研究与进展

量子通信的安全性是基于Heisenberg测不准原理、单光子不可分割性和量子不可克隆定理，它遵从物理规律，是绝对安全的.近年来量子通信技术的迅速发展加快了量子通信的实用化进程.文中综述自由空间量子通信实验研究进展，简要介绍几种量子编码协议、不同类型单光子源的量子通信实验，说明全球量子通信的实现可能存在的问题与技术挑战，展望了自由空间量子通信的未来.     

量子密码技术

根据海森伯不确定性原理,任何窃听者都不可能窃听量子通信中的信息不被发现.文章对经典密码和量子密码的密钥生成与分发作了分析和介绍.并介绍了当前实验研究的进展.     

自由空间量子隐形传态实验中远程光符合的电子学系统研制

在两光子自由空间量子隐形传态实验方案中,设计了一套远程光符合的电子学系统,系统最小符合时间窗口约2ns.整个系统包括编码、解码、延时、高压驱动、符合、计数等模块.此系统实现了将实验中的经典信息和量子信息耦合在一起并通过自由空间传送到另一端进行在线符合来判定纠缠光子对.系统中编码模块将Alice端Bell基测量结果的时间标记信息和通道信息叠加在一起,通道信息的编码使用了奇偶校验和汉明码来降低事例丢失率和出错率,解码模块则分离出经典的时间标记信息和通道信息并做相应操作.完成了800m距离的两光子自由空间量子隐形传态实验,实验结果表明用本系统进行远程的实验是可行的.     

量子通讯的基本协议

量子通讯是当今的热点技术之一 ,是量子力学和密码技术相结合的产物 .量子通讯协议是实现量子通讯的基础 .通过介绍量子密码理论基础与基本原理 ,简要说明了量子通信基本方式和BB84协议、B92协议和相关粒子协议 ,这 3个协议是基本的密钥分发协议 ,并且指出了发展量子密码存在的一些问题 ,单光子产生的探测以及对波函数的进一步理解具有重大的理论和实际意义     

经典密码通信与量子密码通信的现状及发展趋势

对现有3种经典保密通信体系,即对称密钥体系、非对称密钥体系、Vernam密钥体系的现状和发展趋势进行了分析,指出了经典保密通信的局限性,重点阐述了绝对安全的量子密码通信的现状和发展趋势.     

保密通信与量子密码术

总结了密码学的发展和目前的密码体制,分析了经典密码学目前存在的问题,阐述了量子密钥分配的安全性保证,详细介绍了量子保密通信的整体系统构成以及量子密钥分配的全过程。分析了该领域目前存在的实际问题和瓶颈技术,并提出了影响系统成码率的定量关系,对量子保密通信系统的主要研究方向进行了总结和展望。     

基于偏振追踪的卫星量子密钥分配研究

卫星量子密钥分配是克服基于光纤密钥分发中距离限制的有效途径,偏振追踪技术是卫星量子密钥分配的关键技术。在光地面站和卫星之间的自由空间中进行量子密钥分配时,由于卫星的运动往往造成光子偏振态发生变化。为实现移动终端间基于偏振的量子密钥分配,本文提出基于偏振追踪机制量子密钥分配的通用参考框架,实现接收端在不需要有关发射端方向信息的前提下,仅通过检测标光信号即可判断收发方参照共同偏振基的向量。另外,本文还设计了采用上述框架的自由空间量子密钥分配原型系统。     

鲁棒的光纤量子密码系统的电子学设计

单模光纤本身存在着极化模式色散效应，使得极化编码方式很难用于光纤量子密码，对此，我们利用极化纠缠光子对实现了一种时间标记的量子密码方案。该方案克服了单模光纤对极化模式集体旋转影响，且不需要校正参考系。简要介绍了这个方案的原理及其实验过程，并着重介绍整个量子密码系统的电子学设计，最后给出了一些主要的实验结果并同理论预言相比较。     

弱磁场下光学超晶格中自旋1凝聚体的量子相

<正>最近几年,囚禁于双阱光学超晶格中的超冷原子在理论[1]和实验[2]方面的研究都备受关注.在双阱超晶格中,可以一次测量许多相同的事例.采用这个全新的系统,许多新奇的现象被发现.2008年,德国的Bloch研究组通过改变偏压测量出双阱中无自旋粒子的原子分布存在一个离散的台阶,这使得能够精确控制一个     

基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议

提出了一种基于贝尔态的确定性量子密钥分配协议.它建立在纠缠量子系统的内部关联的基础上,双方通过共享纠缠量子系统和做单粒子量子测量建立起共享的密钥.与传统的只能生成随机字符串作为密钥的量子密钥分配协议不同,利用该协议,双方可以以任意指定的字符串作为共享的密钥.量子力学的定律保证了该协议的无条件安全性.除了单粒子量子测量之外,不需要做任何复杂的量子操作,因此它更容易实现,健壮性更好.     

实现量子远程控制的可编程处理器

利用共享的EPR纠缠和单个qubit量子态对量子动力学进行编程,提出一个可编程的量子处理器方案,实现对远程量子态的有限的系列操作. 进而讨论了利用线性光学元器件对该可编程门的物理实现方案.     

读者来信摘登

●贵刊今年第1期推出的“2005年中国重大科学、技术与工程进展”,在第12页中有一项是“完成最远距离自由空间量子通讯实验”。这里的“最远距离”是不符合事实的。德、英科学家在2002年已完成23.4km的自由空间量子密钥分配,发表在英国Nature第419卷上。因为报导不准确误导了媒体,这项成果最后被评为重大科学进展。科学在于求真,希望给予纠正,否则会造成不良影响。——中国科学技术大学量子信息实验室郭光灿院士●贵刊开创的“学术不端行为举报信箱”,对整治学术不正之风与科学腐败现象具有特别重要的意义,也是国内首创。本人建议:(1)举报人…     

基于相位编码的高效量子密钥分配方案

提出了一种新的单向量子密钥分配方案.该方案利用光子的两列子波之间相位差关系形成的干涉结果进行编码,并且利用与干涉结果独立的光子偏振态进行窃听检测.并对该方案的效率和安全性进行了分析.理论分析表明,该方案的光子利用率为100%,而经典通信量仅约为BB84方案的一半,信息传输效率约为2n/(3n+4),高于BB84方案25%的效率值,随着传输光子数n的增大,效率值将趋近于66.7%.而且,该方案对于截获重发、测量重发、纠缠测量等常见的攻击,都具有很好的安全性.此外,对于现在的技术而言,该方案较易实现.     

量子密钥分配技术——信息时代安全之“盾”

 介绍了密码技术,解释了密码危机的由来。对称密码体制中的密钥分配是维护信息安全的核心问题,自20世纪70年代研发的公钥密码体制存在多种隐患,它们难以保证密钥分配中的绝对安全。论述了量子密钥分配技术的原理及研发进展。     

量子密码分配中测量基的影响

应用量子测量信道的概念及信息论理论,在量子保密通信中计算了采用不同测量基方向时,合法接收方能获得的信息量和位误码率,为尽可能保证通信的可靠性,得到了信息接收者应采用的最优测量基.     

AlGaAs/GaAs多量子阱中相干控制光电流的超快弛豫

在理论和实验上对室温下AlGaAs/GaAs量子阱中的相干控制光电流的超快动力学过程进行了研究.首次由密度矩阵和电子-空穴散射弛豫模型导出相干光电流的弛豫时间为600fs,并由三波长飞秒脉冲泵浦-探测技术测量的结果得到验证.     

量子阱中束缚光学极化子

采用线性组合算符及幺正变换方法研究了量子阱中强、弱耦合束缚光学极化子的性质．导出了量子阱中束缚光学极化子的基态能量与库仑束缚势、电子-LO声子的耦合强度和阱宽的变化关系．通过数值计算结果表明：基态能量因电子-LO声子的耦合强度和库仑束缚势的不同而不同，它随电子-LO声子的耦合强度和库仑束缚势的增大而增大，当电子-LO声子的耦合强度和库仑束缚势取某一定值时随阱宽的增大而增大．     

无限深量子阱中弱耦合极化子的性质

采用改进的线性组合算符和变分相结合的方法,导出了量子阱中弱耦合极化子的光学声子平均数和基态能量;讨论了阱宽对基态能量的影响以及Lagrange乘子u对光学声子平均数和基态能量的影响.数值计算结果表明:光学声子平均数随u的增加而增大;基态能量随u的增加而减小,随阱宽的增加而减小.