發(fā)布時間：2018-06-28 06:48

  本文選題：量子密鑰分發(fā) + 經(jīng)典光通信��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：量子密鑰分發(fā)(QKD)基于量子力學(xué)原理具有無條件安全性。自從1984年被提出以來,QKD經(jīng)歷了快速的發(fā)展,從點對點實驗到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。由于QKD信號光強度十分弱,以往的實驗中一般都需要一根專門的光纖用于量子信號傳輸。為了降低光纖資源成本,QKD與經(jīng)典光通信的融合迫在眉睫。本論文主要內(nèi)容是研究QKD與經(jīng)典光通信的波分復(fù)用,報道了本人參與和負責(zé)的一系列波分復(fù)用的實驗實現(xiàn)。通過采用多級帶阻濾波技術(shù),我們對量子信道、同步信道和經(jīng)典信道實現(xiàn)了足夠高的隔離度,提出的波分復(fù)用方案實現(xiàn)了 QKD與基于FP激光光源雙向通信的融合,傳輸距離達到45 km。通過波長選擇和光譜與時域濾波,我們實現(xiàn)了共享一根光纖傳輸?shù)腝KD和Terabit/s經(jīng)典相干光通信,光纖距離最遠達到80 km。我們的驗證提供了 QKD共享光纖主干鏈路的可行性,為拓展QKD的應(yīng)用前進了一大步。通過適當(dāng)降低經(jīng)典光的發(fā)光功率,QKD可以融合到GPON網(wǎng)絡(luò)中,實現(xiàn)的GPON用戶數(shù)最多達到64,從而可以為普通用戶以低成本提供高安全性的加密應(yīng)用。另外,本論文還報道了利用公鑰算法為QKD提供認證的實驗演示,我們通過FPGA邏輯構(gòu)建了 TCP/IP通信網(wǎng)口,用以在QKD系統(tǒng)和位于上位機的彩虹認證算法之間交互認證數(shù)據(jù)和認證結(jié)果。通過發(fā)展兩個獨立激光源的干涉技術(shù)和上轉(zhuǎn)換單光子探測技術(shù),我們完整驗證了測量設(shè)備無關(guān)的QKD協(xié)議,它可以抵抗所有針對探測的攻擊策略,經(jīng)過50 km光纖鏈路,我們的系統(tǒng)總共產(chǎn)生了 25 kbit安全密鑰,這是基于實際器件實現(xiàn)無條件安全通信的里程碑。我們模擬和優(yōu)化了非平衡基矢選擇方案在我們的QKD系統(tǒng)上的成碼率,相比于標(biāo)準(zhǔn)BB84方案,非平衡基矢方案可以顯著提高安全成碼率。為了驗證這種方案,我們還構(gòu)建了基于相位調(diào)制偏振編碼的系統(tǒng)。
[Abstract]:Quantum key Distribution (QKD) has unconditional security based on the principle of quantum mechanics. Since it was proposed in 1984, QKD has experienced rapid development, from point-to-point experiments to network applications. Because the intensity of QKD signal is very weak, a special optical fiber is generally needed for quantum signal transmission in previous experiments. In order to reduce the cost of optical fiber resource, the fusion of QKD and classical optical communication is urgent. The main content of this thesis is to study the wavelength division multiplexing (WDM) between QKD and classical optical communication. By using multistage band-stop filtering technique, we have achieved high enough isolation for quantum channel, synchronous channel and classical channel. The proposed wavelength division multiplexing scheme realizes the fusion of QKD and FP based laser source two-way communication. The transmission distance is up to 45 km. By wavelength selection and spectral and time domain filtering, we have realized the QKD and Terabit / s classical coherent optical communication with a single fiber transmission. The optical fiber distance is as far as 80 km. Our verification provides the feasibility of the QKD shared fiber trunk link, which is a big step forward in the application of QKD. By properly reducing the luminous power of classical light, QKD can be integrated into the GPON network, and the maximum number of GPON users can reach 64, thus providing high security encryption applications for ordinary users at low cost. In addition, this paper also reports an experimental demonstration of using public key algorithm to provide authentication for QKD. We construct TCP / P IP communication network port through FPGA logic. It is used to interactively authenticate data and authentication results between the QKD system and the rainbow authentication algorithm located on the host computer. By developing the interference technology of two independent laser sources and the up-conversion single-photon detection technology, we have fully verified the measurement device independent QKD protocol, which can resist all attack strategies against detection and pass through 50 km optical fiber link. A total of 25 kbit security keys were generated in our system, which is a milestone for unconditional secure communication based on actual devices. We simulate and optimize the bit-forming rate of the unbalanced basis vector selection scheme on our QKD system. Compared with the standard BB84 scheme, the non-balanced basis vector scheme can significantly improve the secure bit rate. In order to verify this scheme, we also construct a system based on phase modulation polarization coding.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918.4;O413;TN929.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賴俊森;楊愛英;孫雨南;;基于異步延遲采樣的光通信性能監(jiān)測方法[J];光學(xué)學(xué)報;2012年11期

2 徐榮,龔倩,紀(jì)越峰,葉培大;全光通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點功能結(jié)構(gòu)研究[J];高技術(shù)通訊;2000年11期

3 李德祿;馬杰;;聚合物AWG器件帶來光通信事業(yè)變革[J];中國科技信息;2011年13期

4 吳愷;;張峰水庫樞紐調(diào)度自動化系統(tǒng)光通信網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟;2009年16期

5 楊璐娜;宗妍;盧一鑫;;基于光子晶體技術(shù)的光通信器件的研究[J];科技信息;2011年05期

6 張建忠;王安幫;王云才;;混沌光通信與OC-48光纖通信的波分復(fù)用[J];物理學(xué)報;2009年06期

7 妹清 ,晨曦;光通信用濾波器[J];光機電信息;2001年01期

8 ;光纖通信[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2000年05期

9 ;光纖通信[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2003年02期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前2條

1 ;光通信發(fā)展大走勢[A];四川省通信學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集（二）[C];2006年

2 樊鶴紅;葛晨暉;韋樸;趙俊;孫小菡;;光通信網(wǎng)絡(luò)可靠性評估模型及應(yīng)用[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 韓霽;光通信網(wǎng)絡(luò)：與世界前沿同步[N];經(jīng)濟日報;2012年

2 ;2008年臺灣光通信元件產(chǎn)值將達400億元新臺幣[N];中國電子報;2003年

3 本報記者 張美意;光維通信：深耕光網(wǎng)市場[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2011年

4 張雁　劉陽;陜西電力智能光通信網(wǎng)絡(luò)初具規(guī)模[N];國家電網(wǎng)報;2010年

5 ;華南崛起光器件制造業(yè)[N];人民郵電;2001年

6 ;40G光通信市場何時啟動[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2001年

7 王霜娥　沈宗毅;福建公司首個智能光通信網(wǎng)絡(luò)投運[N];國家電網(wǎng)報;2009年

8 孫;Optical Access光產(chǎn)品容量大[N];中國計算機報;2000年

9 辛文;我國光通信實現(xiàn)240Gbit/s實時傳輸[N];中國航空報;2011年

10 吳t瑛;中國石油專用通信網(wǎng)第一條光通信保護環(huán)日前開通[N];中國石油報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王留軍;量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信融合的實驗研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

2 吳冰冰;基于有源半導(dǎo)體非線性器件的全光通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

3 孫力;光通信網(wǎng)絡(luò)若干基礎(chǔ)問題的研究[D];廈門大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉霞;室內(nèi)可見光通信網(wǎng)絡(luò)MAC層接入機制研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 李劍飛;分布式光通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下能耗技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

3 方展航;全光通信網(wǎng)絡(luò)中可編程光插分復(fù)用器POADM系統(tǒng)的研制[D];電子科技大學(xué);2012年

，

本文編號：2077121