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     

一种单光子探测器前置超宽带低噪声放大器的设计

为了进一步提高单光子探测器的性能,设计并研制了利用高电子迁移率晶体管基于混合集成负反馈结构的低成本、超宽带、低噪声前置放大器,并利用ADS软件对该放大器进行了优化和仿真。该放大器工作频段5MHz～6GHz,功率增益19.5±0.61dB,噪声系数小于2.6dB,输入电压驻波比和输出电压驻波比均小于1.8,仿真和实验结果表明该放大器可以将雪崩光电二极管上产生的亚纳秒级雪崩信号幅度放大10倍,满足单光子探测器日益提高的探测频率需求。     

基于三粒子非对称纠缠信道的可控密集编码

提出一种新型的基于三粒子 维非对称纠缠量子信道可控密集编码方案。控制者（Charlie）对其手中2维粒子进行局域测量控制信息发送者（Alice）和接收者（Bob）量子态塌缩,调控Alice和Bob量子态纠缠,实现Alice和Bob 维非对称量子信道纠缠调控。计算了Alice和Bob非对称密集编码平均信息传送量,分析表明,Charlie通过调节测量角 的大小可以控制Alice和Bob平均信息传送量。利用三粒子最大纠缠程度的 维非对称纠缠量子信道,Charlie可以控制Alice和Bob密集编码传送信息量高于2比特,方案是高效的;对于非最大纠缠程度的量子信道,传送信息量受到Charlie测量角 和三粒子量子态纠缠系数 共同调控。     

基于M-Z干涉仪型的多用户QKD网络规划与密钥分发研究

信息安全与密码隐私保护是全球科技领域的研究热点,提出一种基于M-Z干涉仪的多用户QKD（Quantum key Distribution,QKD）网络系统及其密钥分发方法,该系统包括网状型网络结构单元与N个M-Z干涉仪型QKD单元。任意一个终端均可以通过网状型网络结构单元与其他的终端用户进行相互通信;提出的网状型网络路由装置,采用多波长的开放式弹性管理,建立任意两用户间、多用户间的即时通信。设计的方案中采用系统自置的相位调制器件等,可实现复杂环境中震动和相位漂移的主动补偿;其方案整体结构简单,单路性能受用户数增加影响较小,具有很好的全网络扩展性和安全性,对发展新型密码技术与信息安全通信有一定的应用价值。     

基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统

提出了一种制备三光子纠缠W态的方案, 该方案利用携带轨道角动量为lħ的光子(其中l可取(-∞, +∞)的任意整数)可构成无穷维向量空间的特性, 采用两种类型的参量下转换, 产生轨道角动量-自旋角动量纠缠的两对光子和一对偏振纠缠光子, 通过纠缠交换制备三光子多自由度的W态, 实现三光子体系纠缠的高维度、大容量量子信息处理. 方案采用q-plate相位光学器件和单模光纤等器件制备两个不同自由度(轨道角动量与偏振)混合的W态, 并利用计算机全息相位图改进方案制备三个不同自由度(轨道角动量、线动量和偏振)混合的W态. 本方案可稳定产生两种等概率互为对称的W态, 具有高维度、强纠缠特性与抗比特丢失能力, 信息量达log₂^m+2比特(m为l的可取值个数), 有望实现可扩容量子比特的安全通信.     

基于微弱相干脉冲稳定差分相位量子密钥分发

基于差分相位量子密钥分发协议，对微弱相干光脉冲相位差进行编码，在接收端采用Faraday-Michelson系统进行解码.这种量子密钥分发系统具有密钥生成效率高、接收端干涉稳定性好、极限传输距离长等优点，同时还具有光路结构简单、易于在现有的技术条件下实现等特点，特别适用于远程光纤量子密钥分发.在实验系统中利用嵌入式微处理系统来控制量子密钥分发过程，进行了76 km的稳定光纤量子密钥分发实验，其原始密钥的误码率为5.3%. 关键词： 分相位 量子密钥分发 安全性 稳定性