基于相位编码的诱骗态量子密钥分发系统的优化

基于相位编码的边带干涉量子密钥分发系统具有稳定性高、多通道复用传输等优点,适用于量子通信网络;但是在边带干涉量子密钥分发中直接应用诱骗态协议时会带来安全漏洞.通过优化载波比(1.06)克服了安全漏洞,在25 km光纤中实现了稳定的诱骗态量子密钥分发,通过优化实验参数系统每脉冲成码率最大为1.28×10~(-4) bit.     

光子相位调制偏振编码/解码量子密钥分发系统

基于B92协议,提出相位调制实现偏振编码/解码的量子密钥分发实验系统方案。通过相位调制可以实现对光子偏振和相位的精确补偿,降低误码率。用算符来描述实验系统中的光学器件,态函数来描述光子的偏振态,算符对态函数的作用反映了光子偏振态的变化,便于理解光子偏振态的演化。这种编码的方案具有传输距离大和编码效率高的特点,而且经济、实用。     

高效量子密钥分发系统协议研究

本文详细比较了各类量子密钥分发系统协议的密钥生成效率,对目前提高量子密钥分发协议效率的方法进行了总结,并对利用单光子多比特量子态提高量子密钥分发系统效率的方法进行了分析和展望。     

基于小波变换和改进双随机相位编码的多图像加密算法

以小波变换和双随机相位编码为基本理论依据,提出了一种新的多图像加密算法.该方法利用小波变换的多层次分解特性,提取各个图像的低频部分组合成一幅新的图像,再利用基于混沌的双随机相位编码算法进行加密.所提方法采用低频部分横向叠加的组合方式,避免了加性串扰,提高了系统容量和加密效率.另外,借助混沌系统来生成随机相位模板的思想使得加密系统在减小密钥体积的同时,增加了密钥的敏感性.数值仿真表明所提算法能够有效性的进行多图像加密,并且具有较高的密钥敏感性和良好的鲁棒性.     

一种利用OFDM系统无线信道相位响应的密钥提取方案

针对无线通信系统中利用信道特征提取密钥效率较低的问题,提出了一种利用正交频分复用(OFDM)系统无线信道相位响应的密钥提取方案,该方案首先利用相位随机化的信号对信道相位响应进行探测,并且随机选择一个合法节点通过对探测得到的信道相位进行量化生成初始密钥;其次,将初始密钥进行映射和预均衡处理后发送给对方节点,实现初始密钥的安全分发;最后,合法双方通过信息协商和保密增强获得安全密钥。该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性和互易性,只需要一个合法节点来量化产生初始密钥,减少了量化处理,提升了密钥提取性能,同时由于信道相位响应对于收发端之间的距离十分敏感,而保证了该方案的安全性。仿真结果表明,当信噪比为10dB时,与已有的基于信道相位和信道幅度的密钥提取方案相比,所提方案的密钥容量分别增加34%和70%,密钥不一致率分别降低37%和63%,密钥产生速率分别提高了6.6%和17%,同时所提方案生成的密钥通过了NIST随机性测试。     

双随机相位编码光学加密系统的安全性分析

阐述了双随机相位编码技术以及常见的攻击方式,分析了双随机相位编码光学加密系统的安全性。结果表明,双随机相位编码光学加密系统能很好地抵抗暴力攻击,但在已知明文攻击、选择明文攻击、唯密文攻击下可以获得加密系统的密钥,存在巨大的安全隐患。     

光纤信道压力对实际量子密钥分发误码率的影响

基于BB84协议原理, 构建压力环境下偏振编码的点对点实际量子密钥分发系统, 进行光纤信道压力作用下的量子密钥分发实验, 并采用半正定算子测量方法建立误码率分析模型. 实验结果表明： 相同作用力下, 误码率随作用角度的增加而增大, 与仿真结果相同; 相同作用角下, 误码率随作用力的增加呈平缓的震荡上升趋势, 但当作用力超过某一临界值时, 误码率会迅速提高, 逼近极限值, 迫使量子密钥分发系统重新建立连接.     

腔中利用人工原子实现多量子比特相位门

在量子信息研究中,多量子比特相位门具有非常重要的意义。本文介绍了实现多量子比特相位门的两种模型,提出了一个利用腔中四能级超导人工原子实现多量子比特相位门的方案。该方案采用一个量子场和两个经典场控制各能级之间的跃迁,提高了多量子比特系统抵抗退相干的能力。     

传输距离对实际量子密钥分发系统的影响

基于BB84协议原理,搭建偏振编码的长距离点对点实际量子密钥分发实验系统.利用该实验平台完成了5,10,15km 3种不同传输距离的量子密钥分发实验,并对系统主要参数实时采集进行数据分析.实验结果表明:随着发送端与接收端量子光纤信道距离的增加,在统计时间内,系统分段成码率降低,信号态和诱骗态误码率上升,系统产生的密钥量降低.     

变形Jaynes-Cummings模型中的Pancharatnam相位

首先给出了变形J-C模型的Pancharatnam相位解析表达式,然后,分析讨论了变形J-C模型的Pancharatnam相位的演化规律,并比较了其与通常J-C模型Pancharatnam相位演化规律的异同. 结果表明,Pancharatnam相位反映了与原子布居数反转以及光场量子特性相关的信息,且平均光子数较大时,变形J-C模型的Pancharatnam相位演化规律与通常J-C模型的Pancharatnam相位演化规律差异较大. 这表明,Pancharatnam相位演化与系统所蕴涵的量子代数结构有密切的关系.     

相位阻尼对量子传输保真度的影响

研究了在相位阻尼作用下一个二能级原子与两个不同光场相互作用的系统中的量子态的保真度.讨论了相位阻尼和失谐对量子传输的最大保真度的影响,并且获得了通过该信道进行量子传输的最大保真度.此外,还分析了通过该信道进行量子传输的平均保真度.     

量子通信中的量子加密网络

对量子密钥分发协议进行了研究，利用点－点量子密钥分发协议的基础上，基于传统密钥托管方案，推广到多点之间（即在网络环境下）的密钥分发协议，提出了多用户、多控制中心网络环境下量子密钥分发过程的实现方法。各中心节点只起到密钥存储、Bell基联合测量、对密钥进行接力传送的作用，密钥是动态产生的，各中心并不知道最终生成的密钥。     

量子态的相位测量

阐述了一种新的测量量子态相位信息的方法及其原理. 通过测量由时域对称场所制备的量子态的量子干涉效应, 实现了对量子态的相位信息的提取和测量. 给出了该物理模型下的测量结果的解析表示, 揭示了被测量子态的相位信息和周期演化规律. 在理论上提出了实现可见光范围内几何相位测量的有效方法.     

相位法激光测距系统

为了提高测量精度,论述了相位法激光测距的原理和提高测量精度的方法.着重对频率产生电路、差频测相和数字鉴相电路进行了比较深入的分析与讨论.从理论上论证了差频测相的原理,举例说明了数字鉴相对测量精度的影响.最后针对频率漂移、相位测量等原因引起的测量误差,提出了相应的解决措施,提高了系统的测量精度和稳定性.     

光谱相位编码光码分多址系统信息侦听技术研究

针对光谱相位编码光码分多址系统(OCDMA)的信息侦听技术进行了研究。利用Optisystem3.0(光通讯系统仿真软件)和Matlab7.1搭建光谱相位编码OCDMA系统软件分析平台,提出用户地址码字拦截模型。通过仿真分析可以看出该窃听模型在多相编码下能有效地破译用户地址码字,实现对整个系统的信息窃听,可见光谱相位编码相干OCDMA系统的安全性值得进一步探讨。     

非绝热、非周期演化量子相位特征与测量研究

以二能级原子系统为模型, 细致地研究了非绝热演化量子相位特征. 基于量子干涉原理, 提出了一种测量非绝热演化量子相位的新方法. 且阐述了这种测量方法的物理机理, 利用这种方法在原子态布居几率的干涉条纹中可直接获得量子相位的分布信息.     

基于诱骗态方法的量子密钥分发

诱骗态量子密钥分发方法成功地解决了光子数分离攻击的安全性漏洞,并且使得人们实现了长距离的量子密钥分发.回顾了量子密钥分发的发展过程,从BB84协议至三强度诱骗态方法的实现.并且详细叙述了如何通过输入参数来获得绝对安全密钥的成码率.     

一种新量子遗传算法及应用

基于量子位测量的二进制量子遗传算法,在用于连续问题优化时,由于频繁的解码运算,严重降低了优化效率。针对这一问题,提出了一种基于量子位相位编码的量子遗传算法。该方法直接采用量子位的相位对染色体进行编码,采用量子旋转门实现染色体上相位的更新,采用Pauli-Z门实现染色体的变异。在该方法中,由于优化过程统一在空间[0,2π]n进行,而与具体问题无关,因此,对不同尺度空间的优化问题具有良好的适应性。以函数极值优化为例,仿真结果表明该方法的搜索能力和优化效率明显优于普通量子遗传算法和标准遗传算法。     

基于频率调制二元编码光栅相位测量剖面术

分析传统的频率调制正弦光栅用于3步相移相位测量剖面术时,系统非线性对测量精度的影响,提出采用二元频率调制光栅,提高3步相移相位测量剖面术计算绝对相位测量精度的方法.完成了分别采用传统正弦频率调制光栅投影和基于Floyd-Steinberg二元编码频率调制光栅投影的相移剖面术的绝对相位计算结果对比.结果表明,采用正弦频率调制光栅模板的3步相移算法对系统的非线性敏感,而二元编码频率调制光栅模板既保持了利用单组条纹投影就可计算条纹绝对相位的优点,又不受系统非线性的影响,大大提高了基于频率调制光栅的相移剖面术的测量精度.计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性.     

几何量子相位探析

波恩关于波函数的概率解释奠定了量子力学的理论基础。概率仅仅依赖于波函数的振幅而与相位无关。在相当长的一段时间内,人们的主要兴趣都集中在如何得到振幅。相位是所有干涉现象的根源,与振幅一样有着深刻的物理意义和特别的几何意义。本文介绍几何相位的发现和在开放系统中即混合态下的几何量子相位。