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量子密钥分发的电子控制系统

蒙积林  
【摘要】: 密码学主要是研究通信安全保密的学科。量子密码学是密码学与量子力学结合的产物, 利用量子不可克隆定理和海森堡测不准原理等量子特性,量子密码通信理论上已经证明是绝对安全。量子密码通信在密钥分发上的实验已经得到巨大进展,预计很快能投入应用,在军事、电子银行保密等方面将有广泛的应用前景。 本论文先介绍经典密码学的发展,接着比较详细地介绍了量子密码通信的原理,然后结合我们在自由空间中B92量子密钥分发的演示实验,详细介绍了我们自行研制的演示实验电子控制系统。 该控制系统主要包括控制单光子发射、单光子探测器、数据采集接收系统的输出系统和数据采集系统两个模块,它们都采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为核心功能芯片,由硬件电路设计、芯片编程和高级软件编程三部分组成。其硬件电路由专业软件设计出原理图SCH和印刷电路图PCB生成,再GERBER文件,然后光绘而成,CPLD芯片编程(采用硬件描述语言Verilog HDL)经过设计、模拟、装配、下载完成,高级软件编程采用C语言I/O方式利用ISA总线接口与外设进行通信。输出系统能控制单光子发射时间在50ns到3.2ms之间步进50ns可调,发射频率在500Hz到100kHz之间步进1Hz可调,并能很好地控制单光子探测器和数据采集系统的工作。由于系统是采用软核做芯片,所以系统功能能随着应用需求灵活变动,使系统集成量子通讯算法在单一芯片上成为可能。


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