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《北京邮电大学》 2010年
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全光纤量子密钥分发系统稳定性分析及控制技术研究

李林霞  
【摘要】: 随着因特网成为人类生活重要一部分,它的可靠性也变得越来越重要。基于量子力学基本原理—不确定性原理与单量子态不可克隆定理的量子密钥分发在实现绝对安全通信方面具有无可比拟的优越性,正受到人们越来越多的关注。随着量子密钥分发相关技术的研究深入,人们期待能在工程上实现量子保密通信,那么保持系统的高稳定性是实现商用量子保密通信的必然要求。 本文研究的内容主要分为两个部分:第一是量子密钥分发系统的稳定性分析;第二部分重点介绍自行研制的基于USB和FPGA的量子密钥分发电子控制系统及相关技术实现,并详细介绍了利用高速高频模拟开关实现相位调制器驱动电路的设计开发。 首先介绍密码学的概念、现代密码体制的安全性和目前国际上关于量子密钥分发技术研究的走向。接着详细介绍量子密钥分发的实现原理、主流协议及量子密钥分发网络的最新研究成果。 第三章首先阐述了影响量子密钥分发系统稳定性的因素,然后对采用Mach-Zehnder干涉仪和基于改进干涉环结构的"PlugPlay"系统和Sagnac环系统采用相位编码实现长距离传输的实验系统从温度、偏振等方面对系统误码率的影响做了分析。 第四章重点为量子密钥分发控制技术的实现,提出实现相位调制器驱动电路一种设计方案和基于USB的系统总控制技术。此驱动电路满足一定实验要求;输出电压脉冲脉宽可达10ns以下并在20ns-200ns之间实现可调,电压在0.0V-10.0V之间可调,波纹峰值抖动在百分之一以内;从理论及实验上对实验方案的可行性及可靠性进行了验证,可用于量子密钥分发实验研究工作中。通信双方的控制系统实现分硬件和软件两部分,硬件方面主要包括USB接口、FPGA主控芯片、调相和电源电压转换电路和数字脉冲延时电路。采用现场可编程门阵列FPGA作为核心功能芯片,利用QuantusII进行硬件设计、VHDL语言编程,最终将生成的PCB图送厂家成产加工焊接,结果在软件控制下能很好的运用到量子密钥分发实验系统中。 第五章介绍量子密钥分发网络的层次模型及国际上现有的实现量子保密通信网络的三种主要方案。 第六章是对全文研究工作的总结。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN918.82

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